基于功能粒子辅助水滴模板法制备特殊浸润性仿生表面的研究

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水滴模板(BF)法是制备具有图案化多孔表面快速、有效的制备方法。本课题在BF法的基础上,首次添加了具有功能性的响应性PNIPAm-co-AA微凝胶粒子和两亲性两面体硅球粒子,并探索出了功能粒子辅助(掺杂)的BF法。利用该方法,并学习自然界具有特殊浸润性的微纳复合结构,本课题分别制备了具有响应性凹孔的图案化微纳复合多孔表面和具有较强疏水性的图案化微纳复合凸起阵列,为制备新型的功能化聚合物薄膜提供了新思路和新方法。通过在BF法成膜液中掺杂PNIPAm-co-AA微凝胶粒子,并改造BF法的成膜装置、仔细探索成膜配方和制备工艺,本课题制备出了具有响应性的微纳复合的图案化聚合物多孔膜片。该膜片在受到大于临界温度(VPTT)的水热处理后在膜孔阵列内会发生从连续的粗糙涂层结构向连续的纳米凸起阵列结构的形貌转变,同时与这些形貌转变相对应的显著地浸润性和吸水性的变化也被发现。即在室温下涂层结构形貌时,膜片显示较强的吸水性,水滴接触角快速变小;在温度大于VPTT的水热处理后转变为凸起阵列形貌后,膜片又显示出疏水性质,水滴接触角几乎不变(在挥发前保持90°左右)。这种具有形貌和功能响应性的仿生多孔膜片首次被本课题利用微凝胶掺杂的BF法制备出来,在高效生物催化、靶向输送和药物控释等方面具有一定的潜力。在两面体粒子辅助BF法制备仿生凸起阵列的制备的课题中,我们首先在胶质体制备、疏水化改性等方面完善了两亲性的两面体硅球粒子的制备工艺,然后首次将制备所得的两面体粒子应用到BF法中,并调整成膜液配比和成膜工艺,探索出了两面体粒子辅助BF法,并制备得到了高度规整的有序多孔膜片。最后,本课题通过聚二甲基硅氧烷(PDMS)的转录复刻和银镜反应进行的Ag纳米粒子沉积,制备出了具有选择性Ag纳米粒子沉积的仿生微纳复合结构的图案化凸起阵列膜片。该膜片具有比传统微米凸起阵列更高的、达到140°的水滴接触角,是一种具有较强疏水性的特殊浸润表面,能够在防水、抗污等领域得到应用。
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