水滴模板法构筑有序多孔聚苯乙烯薄膜

以聚苯乙烯为基质材料、甲苯为溶剂,采用水滴模板法制备多孔膜.通过调节制膜液浓度、不同分子质量聚苯乙烯的质量比以及膜厚度制备出孔径大小分布均匀、有序的多孔结构膜材料;探讨了铸膜液浓度、聚苯乙烯质量比、膜厚度对多孔膜表面形貌的影响.结果显示：当溶液中聚合物质量分数为20%、不同分子质量聚苯乙烯的质量比（m200ku颐m35ku）为12及膜厚度为400滋m时,可获得孔径大小介于0.8-2.8m之间的有序多孔结构的PS膜.

通过粒子辅助水滴模板法制备超疏水材料

利用水滴模板法成功制备出孔径可控的具有结构规则的聚合物多孔膜,并以所制备多孔膜为模板利用反向复刻法复制孔洞阵列结构,得到具有微米级突起阵列结构的聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜片,然后将事先排布好的二氧化硅微球阵列通过热压印法转移到具有微米级突起结构的PDMS膜片上,然后成功制备出具有微纳米复合突起结构的膜片。通过对具有不同突起结构组合的PDMS膜片进行接触角测试发现,膜片的接触角随着其表面粗糙程度的增大而增大,即具有微纳复合结构膜片接触角((150.7±3.2)°)最大,达到了超疏水的效果;无突起结构膜片的接触角((108.9±3.1)°)最小;而仅具有微米级结构膜片的接触角((134.6±1.0)°)居中,这符合目前已知的物质表面浸润性与其表面粗糙度的关系。另外,经测试,具有微纳复合结构的膜片接触角最大达到155°,同时具有非常大的滚动角,使得这种膜片材料具备了粘性超疏水的性能,而这种特殊浸润表面性质可以在液体无损传输、生化分离等领域拥有巨大的应用前景。

基于水滴模板法构筑可溶性聚酰亚胺规整多孔膜

采用实验室自制的以二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)和3,3-二甲基-4,4-二氨基二苯甲烷(DMMDA)为单体合成的可溶性聚酰亚胺BTDA-DMMDA为成膜材料制备蜂窝状有序多孔膜,研究不同湿气氛围、相对湿度大小以及固体基板等因素对膜孔形态的影响,并探讨多孔膜表面被剥离前后的亲疏水性变化.结果表明,通过改变环境的相对湿度实现了膜孔径从400nm到2μm的动态调控;亲水性好的固体基板更有利于规整多孔膜的构筑;多孔膜表层剥离后其表面接触角得以大大提高,在超疏水表面有潜在的应用前景.

水滴模板法制备聚乳酸微纳米纤维薄膜

目的采用水滴模板法制备聚左旋乳酸(PLLA)微纳米纤维薄膜,研究聚合物溶液浓度和环境湿度(相对湿度)对微纳米纤维形貌和直径的影响。方法在不同质量浓度(10、25、50mg/mL)的PLLA/四氢呋喃(THF)溶液和不同环境湿度(40%、50%、60%、70%)条件下,通过水滴模板法制备PLLA微纳米纤维薄膜。采用扫描电子显微镜(SEM)对薄膜的表面形貌进行观察,用Image J软件对电镜照片中的微纳米纤维进行直径测量,计算平均直径,并统计直径分布。由纤维的平均直径计算薄膜表面积与体积之比。用密度法计算薄膜的孔隙率。结果水滴模板法制备的PLLA微纳米纤维薄膜具有光滑连续的三维网络状结构,其直径范围可控制在200～1000 nm之间,孔隙率>90%,表面积与体积比在6～8μm^(-1)左右。直径随着聚合物溶液浓度的增加而变大,随环境湿度的增高先减小后增大,孔隙率和表面积与体积比的变化规律与直径相反。结论 PLLA三维微纳米纤维结构形成的主要机理是,水滴模板过程中溶剂的快速挥发引起孔壁温度急剧降低,导致热致相分离。在环境温度为25℃,THF为溶剂,溶液用量为50μL及气体流量为300m L/min的动态气氛条件下,采用水滴模板法制备PLLA微纳米纤维膜的适宜条件为:溶液浓度25mg/mL,环境湿度50%。该条件下获得的微纳米纤维直径分布范围为200～900 nm,平均直径为476 nm,薄膜孔隙率以及表面积与体积之比分别为96.7%和8.4μm^(-1)。

利用水滴模板法制备蜂窝状有序多孔聚亚苯基砜膜的研究

聚亚苯基砜(PPSU)是一种具有高机械强度、热稳定性和耐化学性的膜材料,而利用水滴模板法制备蜂窝状有序多孔膜是分子自组装领域一个极大的发展。通过考察聚合物浓度、溶剂和添加剂等因素对蜂窝状有序多孔PPSU膜孔径的影响。结果表明:当聚合物浓度从20g/L上升到70g/L时,平均膜孔径由11.5μm减小到4.4μm,呈下降趋势;相比CH_2Cl_2和CH_2Cl_2/CHCl_3共混溶液,CHCl_3是最佳溶剂;丙酮作为添加剂,当丙酮与CHCl_3溶剂比由0.1∶20增加到0.5∶20时,膜孔径由8.9μm增加到13.3μm,但膜孔数量会减少。

利用反相乳液-水滴模板法制备功能性生物基图案化结构

通过将传统水滴模板法中的单相成膜液改造为反相乳液体系,引进乳液水滴来加载蛋白质组分,实现了对亲水组分直接实施水滴模板法从而获得其阵列组装结构.利用壳聚糖纳米粒子作为皮克林反相乳液的乳化剂制备了稳定的反相乳液体系,并进一步得到聚乳酸/壳聚糖/牛血清白蛋白的杂化蜂窝状多孔薄膜,考察了壳聚糖粒子对于乳液稳定和所制备多孔阵列结构形貌的影响,研究了加入蛋白质浓度和乳液中的水相/油相比例对于所成膜孔形貌的影响,利用荧光标记蛋白质跟踪确认基于蜂窝状多孔阵列结构上的图案化蛋白质阵列组装形貌.

基于水滴模板法直接致技术制备“高尔夫球”型多孔聚苯乙烯微球

介绍了一种基于传统水滴模板法的新型表面图案化致孔技术,并利用这一技术成功在微米尺寸聚合物球形粒子表面实现多孔结构的制备。这种直接致孔技术通过对传统水滴模板法实施方法的改造,成功实现了在微观尺寸三维结构表面的致孔。首先通过微流道法制备得到尺寸均一的微米级聚苯乙烯(PS)微球;之后在高湿度条件下,对聚苯乙烯(PS)微球进行溶剂的直接致孔处理,得到表面具有多孔结构的"高尔夫球"型聚苯乙烯(PS)微球;并进一步通过对溶剂种类、溶剂用量以及湿度的调控,对实现微球致孔的条件进行了讨论。基于这一溶剂直接致孔实施方法的建立,在水滴模板法实施对象的几何造型局限性上进行了突破。

水滴模板法制备聚己内酯蜂窝状多孔膜

以聚己内酯(PCL)为成膜物,分别以二氯甲烷(DCM)和四氢呋喃(THF)为溶剂,不添加任何添加剂条件下,通过水滴模板法制备PCL蜂窝状多孔膜。研究溶剂种类、环境湿度、聚合物浓度和环境温度等条件对蜂窝孔径和形貌的影响。试验结果表明:以二氯甲烷为溶剂,质量分数为2%和4%可得到规整蜂窝孔,而6%无法得到规整蜂窝孔。蜂窝孔孔径大小与环境湿度呈现一阶线性关系。通过理论推导得到2%和4%拟合直线的斜率分别为0.202和0.211,即环境湿度每增加1%,蜂窝孔孔径分别增加0.202和0.211μm,孔径的增长率分别为0.202%和0.211%。说明浓度对孔径增长率并无太大影响。环境温度为10~50℃范围内,均得到蜂窝孔结构。以四氢呋喃为溶剂,聚合物质量分数为2%,环境湿度从43%增加到91%,孔径从(7.21±2.54)μm增加到(16.83±3.45)μm。聚合物质量分数提高至4%和6%,环境湿度为43%,无法得到孔结构,随着环境湿度的增加得到部分不规整孔结构,PCL蜂窝状多孔膜有望成为理想的组织工程支架材料。

基于水滴模板法的微纳复合超疏水结构制备的研究

利用粒子辅助水滴模板法的实施获得规则蜂窝状图案化多孔结构模板,并进一步利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)复制转移技术获得表面具有微米尺寸蜂窝状突起阵列的反向图案化结构.以这种图案化突起结构作为微米尺寸所提供的微米级粗糙度为基础,设计了2种的简单的二次纳米结构的引入过程,最终实现了微米级阵列和纳米级粗糙度的复合.第一种方法借助银镜反应来实现纳米银结构的化学沉积,最终在PDMS阵列表面获得了致密的纳米银颗粒沉积层,并成功获得了表面接触角达166度的超疏水性质.第二种方法利用了聚电解质/二氧化硅粒子层层静电自组装的方法引入纳米结构,结果在仅仅进行了2个组装循环的条件下即可获得超疏水性质的表面复合结构.通过简单的实验设计试图提供一种基于水滴模板法的微纳复合超疏水结构的普适性制备方法。

基于粒子辅助水滴模板法制备仿生复眼结构的研究

将微粒"皮克林乳化效应"(Pickering emulsions)和水滴模板法(breath figure method)有机结合,探索通过建立粒子辅助的水滴模板法,实现纳米粒子在蜂窝状多孔膜内壁的自组装复合,构建微纳复合的多级仿生结构.并进一步利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)复制转移技术,获得类似于复眼结构的多级微纳复合界面仿生结构.

水滴模板法构筑蜂窝状有序多孔薄膜

水滴模板法是利用凝结并自组织有序排列的水滴为模板构筑有序蜂窝状多孔薄膜的方法。这种方法具有方便、快速、廉价、作为模板的水滴可以自然蒸发而除去,且孔洞的尺寸可以通过改变相关的实验参数方便地进行调控的优点,因而近年来受到了人们的广泛关注。本文介绍了利用水滴模板法构筑有序多孔薄膜的实验方法,探讨了形成机理和相关实验条件对多孔薄膜结构的影响,并结合当前的研究热点针对多孔薄膜的进一步应用,着重综述了水滴模板法在不同性质的成膜材料体系的应用、多孔薄膜中亚有序结构的引入以及提高多孔薄膜稳定性的方法。最后,本文展望了利用水滴模板法构筑有序多孔薄膜这一研究领域的发展前景。

水滴模板法制备聚合物蜂窝状多孔膜的研究进展

水滴模板法是一种可广泛适用于聚合物材料的动态可控的自组装模板图案化方法,利用成膜溶液溶剂挥发过程中所凝结的水滴阵列作为模板,可以实现一步法制备有序多孔膜。在经历了前期的方法学体系研究之后,对水滴模板法研究的不断深入和完善,研究的焦点已经从方法学本身逐渐转为如何将水滴模板法作为一种技术手段进行新功能和新结构的开发,并开始有了一些应用型研究的出现。本文从"基于水滴模板法的化学组分图案化研究"和"基于水滴模板法的二次结构或组分设计"两个方面来介绍水滴模板法的发展趋势与研究热点。

水滴模板法制备PS-b-PHEMA/Eu配合物蜂窝状多孔膜及其性能研究

采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合法合成了一系列两亲性嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸羟乙酯/Eu配合物(PS-b-PHEMA/Eu配合物),通过凝胶渗透色谱(GPC)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)和固体荧光光谱对聚合物进行了表征,并采用水滴模板法制备了PS-bPHEMA/Eu配合物蜂窝状多孔膜.研究了溶剂、聚合物浓度、聚合物分子量对蜂窝状多孔膜表面形貌的影响.采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能量色散X-射线能谱仪(EDX)和激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)等研究了多孔膜的表面形貌和元素分布.研究结果表明,溶剂、聚合物浓度、聚合物分子量均会影响多孔膜的表面形貌,沸点较低、挥发性较强且与水不互溶的有机溶剂有利于形成规整度高、孔径大小均一的多孔膜,多孔膜的平均孔径随着溶液浓度的增加和聚合物分子量的增大而逐渐减小.FESEM-EDX分析进一步证实亲水基团(Eu配合物基团)主要分布在孔壁上,这与LSCM结果一致.多孔膜在空气中放置6个月后,原本大部分集中在孔内壁的Eu元素,出现在了膜表面,这可能是由于连接在聚合物分子链上的亲水基团随分子链的自由旋转发生了迁移.

有序多孔膜表面微球图案化

采用水滴模板法制得了高度规整排列的聚苯乙烯多孔膜,用该膜作为模板,实现了微球的图案化。考察了制备工艺中水浴温度对多孔膜孔径的影响以及微球在不同孔径的孔膜上装填效果。发现随着水浴温度升高,多孔膜孔径增加;微球尺寸大小明显影响微球在孔膜上的装填形貌,还发现该装填过程是个物理过程,可应用于不同材质的微球装填,具有普适性。这种规整排列微球可望用于制备生物芯片。

两亲性Janus粒子在蜂窝状多孔聚合物膜上的自组装性能

采用具有两亲性的两面体(Janus)粒子实现稳定的粒子界面组装与水滴模板法自组装过程相结合的方法获得了粒子在蜂窝状多孔聚合物薄膜内壁的高效定向修饰.通过与均质粒子组装形貌的对比,证明了Janus粒子因其特殊的界面自组装活性,可以获得高粒子加量条件下的规则多孔结构,解决了使用均质粒子时存在的结构有序性和粒子修饰密度之间的矛盾.而在较低粒子加量的条件下,Janus粒子也展示出与均质粒子极为不同的组装形貌.这一方法的建立,为新型表面功能化材料的制备提供了一个新的思路.

两种聚氨酯/聚倍半硅氧烷复合材料的制备研究

聚合物几乎都具有生物相容性,但是由于固有的惰性属性在与生物细胞相容过程中缺乏与细胞的互动行为。据研究,通过表面改性可以改善其相容性。文章通过水滴模板法及静电纺丝法两种方法制备聚氨酯(PU)/聚倍半硅氧烷(POSS)复合材料,通过扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)对纤维形貌和组成进行分析。

聚乳酸体型开孔发泡材料的制备

利用超临界二氧化碳(CO_2)发泡技术制备皮层开孔的聚合物发泡材料一直是个难题。本文创新性地选择超临界CO_2发泡技术和水滴模板法技术相结合,成功制备出皮层和内部均开孔的聚乳酸(PLA)体型开孔材料。实验结果表明,利用超临界CO_2发泡技术可以制备聚乳酸开孔发泡材料,通过改变发泡温度可实现内部孔径从8μm到32μm之间的调控。另一方面,利用水滴模板法技术可以进一步在聚乳酸发泡材料皮层形成开孔结构,通过简单的改变混合溶剂中氯仿和甲醇体积比,可以实现皮层孔径从2μm到6μm范围的调控。

通过一步法制备蛋白质图案化阵列结构

介绍了利用水滴模板法与反向乳液体系相结合的方法(Re-BF)制备蛋白质图案化阵列结构。Re-BF与传统的水滴模板法(BF)相似,是一种利用"自下而上"的自组装方式构筑高分子微图案结构的方法。与传统的水滴模板法相比,Re-BF能够将水溶性蛋白质溶解在水中构建含有蛋白成分的反向乳液体系,利用乳液体系成膜液进行浇铸成膜片来获得的蛋白质图案阵列结构,这是一种快捷有效的方法。反向乳液体系的稳定性是一个不可避免的问题,我们采用高剪切成乳法能够制备出稳定时间足够长的反向乳液。然后用异硫氰酸荧光素(FITC)标记蛋白质,进行成膜,将所得膜片在荧光显微镜下观测,数据表明蛋白质富集在孔洞里面,形成了蛋白质图案化阵列结构。Re-BF是一种全新的用来制备蛋白质图案化阵列结构的自组装方法。

阵列排布聚芴发光二极管制备及性能

利用水滴模板法制备共轭聚合物多孔膜,再以此膜构建多孔型的聚合物发光二极管(PLED)。研究发现:静态条件下可得到高度规整的多孔膜结构,但由于膜太厚而不适于PLED制备;在旋转条件下也可制得多孔膜结构,且膜厚度适于PLED制作。利用该膜制得了PLED,启动电压约9V。PLED电致发光光谱中有蓝光带和绿光带,稍不同于光致发光光谱,绿光带的产生是由于高的启动电压所致。

基于RAFT聚合的蜂窝状有序多孔膜的制备及表征

以苯乙烯为单体,S,S'-(a,a'-二甲基-a″-乙酸)三硫代碳酸酯(BDAAT)为链转移剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,进行苯乙烯(St)的可逆加成——断裂链转移(RAFT)自由基聚合,同时以传统的自由基本体聚合方法制备聚苯乙烯(PS)。然后以两种方法制备的PS和聚乙二醇(PEG)为成膜物质,通过水滴模板法在高湿氮气下制备了微观多孔膜。探讨了聚苯乙烯多孔膜的形成机理,研究了聚合方式、聚合物溶液质量分数及溶剂的挥发性等对微观多孔膜结构的影响。研究结果表明,多孔薄膜的形貌受线性聚合物的末端基团以及亲水性物质等综合因素的影响,膜孔径随聚合物溶液质量分数的增大而减小。