嵌段共聚物PS-PAA接枝溶剂响应型智能表面的制备及其响应行为的研究

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“智能材料”的概念源自于大自然中各类生物体,能够模拟、模仿,乃至最后制备仿生材料一直是人类自有科学以来追逐的目标。随着人类对微观世界认知能力不断加强,使得人类对于仿生材料的研究进入了一个新的阶段。对于功能表面,尤其是智能表面的不断需求,驱使着人们在分子水平上研究材料的构效关系。在外界刺激下,表面物质的物理、化学状态能发生可逆性的变化或者切换的智能表面,已经吸引了各国学者的研究兴趣。众所周知,固体表面的润湿性与其化学成分密切相关。固体表面自由能越大,就越容易被润湿;固体表面自由能越小,就不易被润湿。因此,寻求和制备同时含有高表面自由能和低表面自由能组分,且两种组分可以被不同溶剂选择的固体表面,是制备溶剂响应型智能表面的前提条件。将混合物分子刷,末端羧基或氨基化的烷烃聚合物,嵌段共聚物等通过“graft from”和“graft to”的方法接枝到各种基体表面,是常用的制备这类表面的方法。用不同性质的溶剂处理表面,可以使表面润湿性发生可逆的转变。然而,已有报道的制备方法,普遍操作复杂,表面组成可控性、可逆性和稳定性较差,重复性不佳,响应范围小,这些限制了这类表面的应用。本文中,我们提出了如下的溶剂响应型智能表面构筑策略:通过硅烷偶联剂在Si或玻璃表面接枝两亲性的嵌段共聚物PS-PAA,使所得的表面对不同性质的溶剂具有响应性。并通过FTIR、1H-NMR、SEM、AFM和接触角等测试对所得表面进行了表征。所有的步骤简单,所得表面组成可控,稳定性、重复性好,表面对溶剂的响应变化过程可逆。然后,我们通过表面粗糙结构增强了智能表面的响应性,使表面可以在超疏水和近超亲水状态之间进行可逆的转变。
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