聚合物复合物层状组装膜的构筑

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在过去的几十年,层状组装(Layer-by-layer assembly)由于其具有成膜物质丰富、操作简单、制作成本低等诸多优点,受到研究者们的广泛青睐。层状组装多层膜在材料科学中占有越来越重要的地位。层状组装技术的成膜物质种类丰富,包括聚电解质、有机和无机微粒、生物大分子如蛋白质、酶、病毒以及含有寡电荷的有机染料和低聚物、树状分子等在内的众多物质均可以作为构筑基元构筑到层状组装膜中。利用结构丰富的构筑基元进行层状组装膜的构筑,将会有更大的空间去调控膜结构,从而构筑出结构和功能更为丰富的层状组装膜。聚合物复合物是一类基于静电、氢键、配位键、主客体相互作用等弱相互作用力而形成的聚集体。聚合物复合物的种类很多,其在溶液中的结构丰富,且容易调控。到目前为止,却没有用聚合物复合物作为构筑基元进行层状组装膜制备的系统研究工作。本论文以聚电解质复合物PAH-PAA作为构筑基元,对聚合物复合物作为构筑基元的层状组装膜构筑的规律和功能性进行了初步的探讨。本论文的工作主要包括三个方面:第一,通过调节复合物中PAH与PAA的复合比例,控制PAH-PAA复合物所带的电荷,PAH-PAA复合物既可以与线性的聚苯乙烯磺酸钠(PSS)进行交替组装,也可以与带有相反电荷的PAH-PAA复合物进行层状组装。同时,PAH-PAA复合物层状组装膜的沉积行为及膜结构直接受PAH-PAA复合物的复合比例影响。第二,在PAH-PAA复合物的不同复合比例中,我们以PAH-PAA0.75复合物为构筑基元,通过与具有高离子强度的线性的聚苯乙烯磺酸钠(PSS)交替组装,制备了具有微纳复合结构的超疏水表面,实现了复合物膜的功能化。第三,通过对聚合物复合物层状组装膜的后处理,诱导聚合物膜的相分离和膜结构的演变,获得一系列具有表面拓扑及孔结构的聚合物膜,并研究膜结构的演变机制。
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