智能蜂窝状有序多孔薄膜:体系构建、响应性能及应用探索
2019-12-21殷鸿尧于跃李宗诚张港鸿冯玉军
殷鸿尧,于跃,李宗诚,张港鸿,冯玉军
四川大学高分子研究所,高分子材料工程国家重点实验室,成都 610065
1 引言
聚合物蜂窝状有序多孔薄膜(honeycombstructured porous film)是指表面存在排列有序、呈六角形分布的微米或纳米级孔结构的高分子薄膜材料(图1)1-4。一方面,由于其孔结构高度规整且大小均一,有序多孔膜在理论上可作为多孔材料的模型研究表界面性能5-7。另一方面,由于这些有序排列的孔结构赋予了多孔膜较大的比表面积和独特的光学性质,使其在组织工程8-12、生命科学13-18、超疏水材料19-23、光电材料24-27、模板28-32、传感器33,34以及微纳米颗粒分离35-39等领域显示出良好的应用前景。因此,蜂窝状有序多孔膜近年来受到了广泛的关注,已成为胶体与界面材料领域的研究热点40-46。
1994年,François等人1首次报道了利用呼吸图案法(Breath Figure,简称BF)以聚苯乙烯-b-聚对苯撑(PS-b-PPP)为成膜物质制备高度规整的蜂窝状有序多孔膜。自此以后,BF方法就广泛用于有序多孔薄膜的制备47-50。在BF过程中,聚合物溶于易挥发的有机溶剂(如二硫化碳、氯仿等),然后在溶液上方施加一定流速的湿润空气。随着溶剂挥发,溶液表面温度降低,导致空气中的水蒸气凝结成小液滴并被聚合物中的亲水基团稳定在溶液表面,成为有序孔结构的模板。最后,随着溶剂和水滴的全部挥发,得到高度规整的多孔膜。相比于其他技术,BF具有操作简便、成本低廉、微孔孔径易控等优势,因此,直到现在BF仍是制备蜂窝状多孔膜最常用的方法49,51。目前,已有多种不同类型的聚合物52-57或聚合物/两亲性物质(包括两亲聚合物和表面活性剂)体系58-61被成功用于BF方法制备蜂窝状有序多孔膜。……
