PEO-PPO-PEO嵌段共聚物在水溶液中的自组装行为及其应用

聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(PEO-PPO-PEO)嵌段共聚物是一类重要的非离子表面活性剂,在选择性溶剂中可以自组装成多种形貌的介观结构。对PEO-PPO-PEO嵌段共聚物在水溶液中自组装行为进行了综述,介绍了其自组装行为的实验研究技术;阐明了嵌段共聚物构型、分子量、温度、浓度、添加剂等因素对PEO-PPO-PEO嵌段共聚物聚集行为的调控和作用机理;介绍了嵌段共聚物自组装特性的热力学模型、分子模拟及计算机预报等研究方法和研究进展;重点介绍了PEO-PPO-PEO嵌段共聚物在介孔材料制备、药物载体、生物大分子分离、嵌段共聚物修饰等方面的应用。

谷胱甘肽在汞表面吸附与自组装行为的原子力显微镜研究

用原子力显微镜研究谷胱甘肽(GSH)在汞表面的吸附与自组装状态.谷胱甘肽在汞表面首先形成非均匀地堡状吸附体,大部分单个吸附体高约10～13 nm,半高直径约20 nm.约每6个单吸附体以近似等边三角形形态自组装成一簇.随着吸附时间的延长,GSH 可在汞表面自组装成约15 nm的多分子层紧密层.与此同时,在紧密吸附层上可自组装成高约90～170 nm、半高直径约130 nm的特大吸附簇.

PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物自组装行为的耗散粒子动力学模拟

采用耗散粒子动力学方法(DPD),模拟了聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(PEO-PPO-PEO)三嵌段共聚物在乙醇溶液中的自组装行为,考察了该共聚物的体积分数和聚氧乙烯(PEO)嵌段链长对介观形貌的影响。当F88(PEO104-PPO39-PEO104)体积分数为20%时,胶束由初始的均衡分散态逐渐聚合,最终形成PPO为核、PEO为壳的平衡态柱状团聚体。改变共聚物的体积分数和PEO链的长度,会形成不同的介观结构,如:球状、柱状、立体网络、层状和穿孔状结构等。结果表明,DPD方法是研究三嵌段共聚物自组装行为和介观结构形成机理的有效工具,对合成具有特定结构性能的材料有一定的指导意义。

CdS/AlOOH纳米粉末组装行为的研究(II):CdS/AlOOH纳米粉末的组装行为

利用巯基乙酸的双功能基配体(巯基和羧基),采用原位合成法成功地制备出CdS/Al2O3纳米粉末的组装体。在合成过程中,Cd2+首先与巯基和羧基中的一个—CO—发生化学键合作用,并以此为模板限制了CdS颗粒的成核与生长。又因为Al2O3晶体表面与巯基乙酸的结合具有方向性,所以组装的颗粒也具有一定的方向性,表现为组装体呈很稳定的丝网状结构。

两亲性三嵌段共聚物的合成及其自组装行为

本研究采用原子转移自由基聚合(ATRP)方法实现聚乙烯醇、丙烯酸叔丁酯、苯乙烯的聚合,合成出两亲性三嵌段PEO-PAA-PS共聚物。考察聚合过程中单体配比、引发剂、催化剂、反应温度等因素对两亲性三嵌段共聚物合成的影响,并得出最优的合成路线。探索两亲性三嵌段共聚物的在水中的自组装行为。考察共聚物结构和组成、共聚物浓度、共溶剂等对两亲性三嵌段共聚物自组装行为的影响。

pH和CO_2响应性嵌段共聚物的合成及其自组装行为

采用可逆加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT)和开环聚合(ROP)合成一种具有双重敏感性的聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯-b-聚乳酸(PDMAEMA-b-PLA)嵌段共聚物。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振波谱(1HNMR)对双亲性嵌段共聚物的结构进行表征;用紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、Zeta电位及粒度分析仪和扫描电子显微镜(SEM)研究了其自组装行为及聚集体的大小、形态变化,结果表明,嵌段共聚物在酸性和中性条件下有pH敏感性和CO2响应性,且具有良好的可逆性。

原子力显微术对透明质酸自组装行为的研究

应用原子力显微术(AFM)对透明质酸(HA)在云母表面的自组装体系进行表征,获得了HA在云母表面自组装成的纤维状、三维网状及独特的具有分形特征的树枝状结构。纤维状及三维网状形貌对于研究其在体内发挥的生理作用具有重要意义。树枝状结构符合分形学中的DLA模型。研究HA通过自组装形成的自然界普遍存在的网状及树枝状分形结构,对于理解其结构与功能之间的关系具有重要意义。

软三嵌段两面神胶体粒子自组装行为的模拟研究

采用软补丁粒子模型及相应的介观动力学模拟方法,研究了软三嵌段两面神胶体粒子在稀溶液条件下的自组装行为.通过合理调节补丁大小和补丁之间的吸引强度,软三嵌段两面神胶体粒子能够自组装形成非常丰富的聚集结构,包括线状结构、六方柱状结构、体心四方束状结构以及三维网络状结构.此外,分析了与纤维结构类似的体心四方束状结构形成的动力学机理.模拟结果为实验上设计并制备新颖的超胶体纳米结构提供一定的理论支持.

基于PS/PAA两嵌段共聚物组装行为的银纳米粒子的制备

研究了两亲性嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丙烯酸(PS-b-PAA)的胶束化行为,探讨了胶束对A gNO3的增溶作用以及胶束内A gNO3的还原反应。结果表明:PS-b-PAA在二甲苯中可以形成直径在40 nm^100 nm之间的胶束;PS-b-PAA胶束对A gNO3具有明显的增溶作用,但胶束溶液对A gNO3的溶解能力较弱,络合银的羧酸基团占总羧酸基团的7.4%。还原剂的用量及胶束内A gNO3的渗入量是影响胶束内银纳米粒子生成及形态的重要因素,随着还原剂加入量的增多,胶束中生成的银粒子尺寸减小,每个胶束中出现多个纳米粒子。

光敏性无规-类接枝双亲聚合物的合成与自组装行为的研究

通过ε 己内酯改性丙烯酸酯 (FAn ,n =1～ 4 )与肉桂酰氯反应合成了一系列光敏性大单体 (FAnC ,n =1～ 4 ) ,以FAnC与甲基丙烯酸 (MAA)进行自由基聚合 ,制备具有光敏性的双亲无规 类接枝共聚物 (PMFAnC) .用红外光谱、凝胶渗透色谱、核磁共振和差示扫描量热仪等对共聚产物进行了表征 .双亲性PMFAnC可以在选择性溶剂中进行自组装 ,形成以PMFAnC中PFAnC疏水链段为核 ,PMAA亲水链段为壳的高分子胶束 .核内的肉桂酰基由紫外光引发发生光交联反应 ,得到具有稳定壳 核结构的胶束 .动态激光光散射、透射电子显微镜结果表明 ,PMFAnC在水溶液中形成了一定结构的光敏性纳米胶束 。

双嵌段共聚物受限在柱状纳米孔内自组装行为的模拟

为了探究双嵌段共聚物在柱状纳米孔内的自组装行为,采用模拟退火方法和单键涨落模型研究了共聚物的体积分数、共聚物与孔壁的相互作用以及柱状纳米孔径的大小对自组装聚合体结构的影响.结果表明:嵌段共聚物的体积分数、共聚物与孔壁的相互作用以及柱状纳米孔径的大小3个因素均对聚合体的形貌产生影响.当双嵌段共聚物体积分数一定时,共聚物与孔壁的相互作用对聚合体的形态起主导作用,在不同作用力下聚合体的形态丰富多样;当嵌段共聚物与孔壁的相互作用一定时,嵌段共聚物的体积分数对聚合体形态起主导作用,在同一作用力下嵌段共聚物本身呈现出周期性变化规律,大孔径下其内部形态与小孔径下的形态类似,出现的顺序也相似.体积分数相近的共聚物形态的演变过程也相似,孔壁吸引短嵌段时,随着嵌段A体积分数的不断增加,越来越多的嵌段A覆盖在孔壁上,使得外壁越来越饱满,没有补丁;当共聚物为对称双嵌段共聚物且为中性孔壁时,聚合体形态趋于层状相.随着共聚物体积分数的增加,最外圈的嵌段A由最初的几根短柱逐渐过渡到能覆盖满孔壁的圆筒形态.

金纳米粒子在云母表面组装行为的研究

在超声场作用下,以氯金酸为前驱物,经柠檬酸钠和单宁酸还原,在云母基底上组装分散均匀的金纳米粒子单层膜。利用扫描探针显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射等技术对制备的金胶体进行表征。结果表明:超声场分布和超声功率对金纳米粒子形貌影响较大,驻波场下制备的金粒子为纺锤形,而且随超声波功率的增大,纺锤形金粒子的平均长径比减小;而在扩散场中得到单分散的球形金纳米颗粒,XRD和SEM测试表明金的平均晶粒尺寸为25nm。金纳米粒子在处理前后的云母表面均能组装成膜,但在处理后的云母表面覆盖度更大。

Pluronic三嵌段共聚物在油水界面上自组装行为的介观模拟研究

利用耗散粒子动力学(DPD)模拟方法研究了三种不同结构的Pluronic嵌段共聚物F127,F68和L64在油水界面处的自组装行为.结果发现,嵌段共聚物的分子量、PO/EO比例以及油水体积比等因素对PEO-PPO-PEO类三嵌段共聚物的界面构型、界面张力和界面厚度等均具有一定的影响;PO/EO比值愈大且分子量较大者,体系界面张力越低,界面厚度越大;嵌段共聚物的PO/EO的比值接近时,分子量较小者界面张力较低,界面厚度较小.F68分子中的PO嵌段含量低于F127,但因其分子量小,故其PO嵌段在界面处排列更紧密有序,界面张力更低.同时,研究发现油水比例的增加会使油/水/嵌段共聚物体系的构型由水包油型乳状液向油包水型乳状液逐渐转变;油水比例对嵌段共聚物聚集行为的影响与其分子量的大小有关:分子量较大者,油水比对其界面性能影响较大,分子量较小者则影响不大.

铂金属-有机长方形金属配合物分子的自组装行为

近日，中国科学院化学研究所分子纳米结构与纳米技术院重点实验室万立骏研究小组，利用扫描隧道显微镜（STM）详细研究了铂金属-有机长方形金属配合物分子的自组装行为，并从理论上阐明了自组装的过程．相关工作发表在近期的《美国化学会会志》（J Am Chem Soc）上．

溶剂中水对2024铝合金表面膦酸自组装膜缓蚀性能的影响

以无水乙醇以及无水乙醇和水的混合液作为溶剂,分别配制5mmol/L的十四烷基膦酸溶液,并采用浸泡法在2024铝合金表面制备了十四烷基膦酸自组装膜。根据接触角、动电位扫描、交流阻抗以及腐蚀形貌分析,研究了采用不同溶剂时十四烷基膦酸自组装膜对Harrison溶液中2024铝合金的缓蚀作用,探讨了溶剂中水对膜自组装行为及缓蚀性能的影响机理。

PS-b-P4VP两嵌段共聚物的合成及其自组装的研究

双硫酯 (PhC(S)SCH2 Ph)作为链转移剂 ,AIBN作为引发剂 ,用可逆的加成 断裂链转移 (RAFT)活性自由基聚合方法 ,合成了PS大分子链转移剂 .然后在AIBN引发下 ,利用制得的大分子链转移剂 ,以DMF为溶剂 ,80℃下采用RAFT方法 ,合成了PS b P4VP两嵌段共聚物 ,通过核磁共振谱及动力学的研究证明了其活性聚合的特征 .结果表明聚合反应在 2 4h内转化率可达 95 % .并用透射电子显微镜 (TEM )和扫描电子显微镜(SEM)研究了PS b P4VP两嵌段共聚物在选择性溶剂硝基苯 四氢呋喃中的自组装行为 ,研究结果表明改变聚合物的浓度以及选择性溶剂 ,可观察到自组装行为的变化 .

嵌段共聚物偶联剂的合成及其胶束化行为

采用阴离子聚合反应合成了可作为纤维增强聚合物复合材料界面改性偶联剂的苯乙烯/丁二烯/乙烯基三乙氧基硅烷及苯乙烯/异戊二烯/乙烯基三乙氧基硅烷嵌段共聚物,通过傅立叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H-NM R)等分析手段对合成产物进行了表征,并采用透射电镜(TEM)、动态激光光散射(DLLS)等技术研究了嵌段共聚物在溶剂中的组装行为。结果表明,反应合成了预定结构的嵌段共聚物偶联剂,该共聚物在选择性溶剂中能形成以可溶性链段为壳、难溶性链段为核的胶束结构,胶束的粒径与共聚物分子链及各嵌段的长度有关。

430不锈钢表面GPTMS硅烷自组装膜的缓蚀性能

为了研究溶剂中水对430不锈钢表面γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)自组装膜缓蚀性能的影响,以无水乙醇及其与水的混合液(体积比4∶1)作溶剂,分别配制体积分数为1%的GPTMS溶液,并采用浸泡法在430不锈钢表面制备了GPTMS自组装膜。通过电化学测试,接触角测试及腐蚀形貌分析,研究了采用两种溶剂时GPTMS自组装膜对430不锈钢的缓蚀作用,探讨了两者对膜自组装行为及缓蚀性能的影响机理。结果表明:无水溶剂条件下得到的自组装膜更致密,其对430不锈钢在含氯离子溶液中的抗腐蚀性能更优异。

嵌段共聚物Single plumber′s nightmare网络结构的动力学构筑方案

嵌段共聚物通过自组装行为在纳米尺度上形成的三维网络状有序结构在许多领域均具有非常重要的潜在应用价值,受到了高性能材料科学领域研究人员的广泛关注,尤其是其中的单螺旋(Single gyroid)网络状有序结构、单金刚石(Single diamond)网络状有序结构和Single plumber′s nightmare(SPN)网络状有序结构,一直是三维光子晶体研究领域关注的热点之一。虽然采用调节链拓扑结构、共混和多组分等方法在嵌段共聚物体系中发现了前2种网络状有序结构的稳定相区,但是对于SPN网络状有序结构,目前还尚未找到有效的办法来稳定该网络状有序结构。有鉴于此,通过设计B1A1B2A2C3B3、B1A1B2A2C3、B1A1C2B2A2C3、B1A1C2A2C3和B1C1A1C2A2C3快速组分变化线形多嵌段共聚物体系,并基于稳定的简单立方堆积球状有序结构利用C嵌段组分由B组分到A组分的快速转变构造不稳定状态,研究了从这些不稳定状态出发的非平衡态结构演化动力学过程及其机理以及C嵌段位置、数目和长度的影响。研究发现,在C嵌段的组分发生快速转变之后,相应的非平衡态结构演化动力学过程可以在较为宽广的A组分体积分数范围内最终到达亚稳定的SPN网络状有序结构,这可能主要是由于简单立方堆积球状有序结构的对称性与SPN网络状有序结构的对称性均属于第221号空间群。

豆类蛋白组装机制及其与蛋白加工特性关联性的研究进展

随着植物基食品消费市场的快速发展,豆类蛋白作为可持续蛋白质资源以及动物蛋白的替代品,在健康食品产业发挥着重要作用。蛋白质组装作为一种有效驱动蛋白质自身及与大分子物质间相互作用的策略在豆类蛋白食品的高效加工中至关重要。概述了pH值、温度、离子、交联酶以及大分子物质等不同条件促使豆类蛋白聚集组装的作用机制以及组装行为与蛋白加工特性之间的关联性。pH值会决定蛋白表面电荷的类型及分布,改变蛋白质的二级结构,促进蛋白质的组装;温度升高不仅使豆类蛋白暴露出某些基团,还可以提高蛋白质扩散和碰撞的速率,加速蛋白质的组装;离子类型及强度分别影响蛋白质周围水的分布及蛋白质间的静电作用,诱导组装行为的发生;交联酶催化豆类蛋白分子内或分子间发生交联,从而驱动豆类蛋白进行聚集组装;多糖和酚类等大分子物质通过与豆类蛋白相互结合,改变蛋白质的结构,为蛋白质的聚集组装提供条件。另外,阐述了豆类蛋白的组装行为对豆类蛋白的加工特性,包括乳化性、发泡性、凝胶性和成膜性的影响,分析了微观变化与加工特性之间的关联性。对豆类蛋白进一步高效利用的发展方向进行了展望,以期为更好地开发高品质的豆类蛋白产品提供理论依据。