鏤空嵌段共聚物納米球中金屬納米顆粒的圖案化復(fù)合結(jié)題摘要

本課題著重研究鏤空嵌段共聚物納米球中金屬納米顆粒的圖案化定位復(fù)合，并且探索這類新穎的納米復(fù)合材料的性質(zhì)及應(yīng)用前景。我們在四年的研究過程中取得了如下重要研究成果：（1）我們詳細(xì)研究了鏤空嵌段共聚物納米結(jié)構(gòu)的形成原理與結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變過程，通過深入了解金屬納米顆粒在嵌段共聚物納米結(jié)構(gòu)復(fù)合中涉及的各種復(fù)雜相互作用力，掌握了調(diào)控金屬顆粒圖案化復(fù)合的方法；（2）為開發(fā)聚合物納米結(jié)構(gòu)作為負(fù)載金屬顆?；椎膽?yīng)用，我們從多個方面對鏤空聚合物納米結(jié)構(gòu)的制備進(jìn)行了拓展：其一是發(fā)展了用納米沉淀法直接制得多孔polycaprolactone納米球的新策略，其二是結(jié)合聚合物納米沉淀法與限制溶脹效應(yīng)，發(fā)明了大量制備多孔嵌段共聚物納米球的新方法，其三是發(fā)明了一種新穎的制備螺旋形嵌段共聚物納米纖維的新方法，其四是開發(fā)了一種在氧化鋁模板中制備多孔尼龍納米纖維的新方法；（3）基于上述多孔聚合物納米結(jié)構(gòu)基底材料的拓展，我們探索了金顆粒負(fù)載的尼龍納米纖維作為異相反應(yīng)催化劑的具體應(yīng)用，得到了很好的效果。（4）我們深入研究了聚多巴胺的聚合機(jī)理及結(jié)構(gòu)特征，通過在多巴胺聚合過程中引入葉酸的超分子相互作用，首次實現(xiàn)了聚多巴胺納米聚集結(jié)構(gòu)的調(diào)控，制備出聚多巴胺納米線。上述研究結(jié)果不僅大大豐富了我們制備多孔聚合物納米球和納米纖維的方法，提供了金屬納米顆粒與多孔聚合物納米結(jié)構(gòu)復(fù)合的多重策略，而且向著金屬/聚合物雜化納米結(jié)構(gòu)的實用性研究邁出了重要一步。

金屬納米顆粒在嵌段共聚物上圖案化地選擇性聚集是提高其性能及可加工性的有效方法。目前研究主要限于嵌段共聚物薄膜與納米線上金屬納米顆粒的選擇性復(fù)合?；谡n題組前期的研究工作，我們初步掌握了鏤空嵌段共聚物納米球的制備方法，因此本課題首次提出在嵌段共聚物納米球，尤其是圖案化的鏤空納米球上金屬納米顆粒的選擇性聚集問題。鏤空納米球具有比實心納米球更大的可利用比表面積，有可能承載更多的金屬納米顆粒，突破目前基于薄膜或納米線的負(fù)載體積分?jǐn)?shù)限制，獲得高負(fù)載的金屬納米顆粒，制備出多種不同性能的集成器件。同時，在鏤空嵌段共聚物納米球中金屬納米顆粒的選擇性聚集受到基底曲率與反應(yīng)物擴(kuò)散因素的影響非常突出。因此，本課題的研究不僅可以為我們提供一個金屬納米顆粒與聚合物雜化材料的獨(dú)特構(gòu)筑方法，還可以加深我們對納米容器或納米反應(yīng)器中反應(yīng)物擴(kuò)散對反應(yīng)影響的了解，為制備基于鏤空嵌段共聚物納米球的多功能集成器件打下基礎(chǔ)。

SBS嵌段共聚物是由聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯(簡稱SBS)組成的三嵌段共聚物，是一種重要的熱塑性彈性體，在常溫下顯示橡膠彈性，高溫下又能塑壓成型的材料。在SBS結(jié)構(gòu)中，由于苯乙烯段的聚集而形成物理交聯(lián)作用和補(bǔ)強(qiáng)效應(yīng)，以此代替硫化交聯(lián)。SBS具有與聚苯乙烯和聚丁二烯相應(yīng)的兩個玻璃化溫度，說明它具有嵌段結(jié)構(gòu) 。