二維微納結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)移及初步應(yīng)用.pdf

1、作為納米材料的界面表現(xiàn)形式，二維微納結(jié)構(gòu)（包括連續(xù)的薄膜、分立的陣列等）是納米材料的重要分支，具有廣泛的科學內(nèi)容和應(yīng)用前景，已受到人們的持續(xù)關(guān)注。在二維微納結(jié)構(gòu)的制備中基底起到至關(guān)重要的作用。一方面，制備基底的表面直接參與微納結(jié)構(gòu)的形成，影響甚至決定薄膜的形貌與性能;另一方面，由于各種制備技術(shù)對基底的物理和化學性質(zhì)有一定的要求，使得基底在一定程度上也限定了二維微納結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍。發(fā)展一種能夠?qū)⒍S微納結(jié)構(gòu)從制備基底轉(zhuǎn)移至其它材料表面的技

2、術(shù)將有助于二維微納結(jié)構(gòu)擺脫制備基底的限制，擴大其應(yīng)用范圍，進而成為現(xiàn)有薄膜制備技術(shù)的一種有效延伸。
　　鑒于此種考慮，本論文圍繞二維微納結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)移開展了兩方面的工作:一方面，發(fā)展了以可溶性材料為載體的無機二維微納結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)移方法，并初步研究了其在多層膜制備、增強金屬點陣的基底附著力以及生物檢測等方面的應(yīng)用;另一方面，發(fā)展了通過自支持膜形式將單組分有機薄膜進行轉(zhuǎn)移和疊加的方法，并研究了疊加多層膜在藥物釋放方面的應(yīng)用。具體工作如下:

3、r>　　第二章發(fā)展了一種以聚乳酸為載體將二維微納結(jié)構(gòu)從制備基底轉(zhuǎn)移至任意表面的轉(zhuǎn)移方法，其過程大致如下:首先，將聚乳酸溶液在微納結(jié)構(gòu)表面滴涂成膜;然后，將聚乳酸和微納結(jié)構(gòu)形成的復合膜從基底上剝離并在潤濕的目標表面展開;最后利用溶劑將載體移除即完成轉(zhuǎn)移。利用此方法本論文將電化學沉積的金、銅微納結(jié)構(gòu)和化學沉積的銀鏡薄膜轉(zhuǎn)移到了多種材料表面。我們利用掃描電子顯微鏡(SEM)對轉(zhuǎn)移前后微納薄膜的形貌進行了表征，結(jié)果顯示轉(zhuǎn)移前后三種微納薄膜結(jié)構(gòu)均

4、保持完整。我們對轉(zhuǎn)移前后微納薄膜表面的接觸角進行了測量，結(jié)果顯示轉(zhuǎn)移前后微納結(jié)構(gòu)表面的親疏水性質(zhì)基本不變，這表明轉(zhuǎn)移對微納結(jié)構(gòu)的表面物化性質(zhì)基本沒有影響。在確立轉(zhuǎn)移方法的基礎(chǔ)上，我們將銀鏡薄膜層層疊加制備了多層銀膜。由于銀鏡薄膜具有雙層結(jié)構(gòu)，底層為連續(xù)致密的薄膜，上層為松散堆積的微粒，因此多層銀膜具有致密薄膜與松散微粒交替的層狀薄膜結(jié)構(gòu)。由于松散的微粒層與連續(xù)薄膜層之間的接觸面積小，相互作用較弱，因此多層銀膜能夠被逐層剝離。此特性使得多

5、層銀膜具有可修復性，即當表層在損傷的情況，只需將表層剝離，即可實現(xiàn)表面功能的恢復，這在表面涂層、防腐等方面都具有一定的應(yīng)用潛力。本章的工作確立了以聚乳酸為載體的轉(zhuǎn)移方法，同時利用其制備了新型結(jié)構(gòu)的二維微納薄膜，初步展示了轉(zhuǎn)移方法的應(yīng)用潛力，為二維微納結(jié)構(gòu)的發(fā)展提供了新思路。
　　第三章利用以聚乳酸為載體的轉(zhuǎn)移方法發(fā)展了一種構(gòu)筑微納結(jié)構(gòu)/高分子層/目標基底夾心結(jié)構(gòu)的新方法，其大致過程如下:利用聚乳酸將復合薄膜從基底剝離后，在微納結(jié)構(gòu)

6、的背面制備一層高分子薄膜，然后繼續(xù)轉(zhuǎn)移過程，將微納結(jié)構(gòu)連同高分子插層轉(zhuǎn)移至目標基底上?；诖朔椒ū菊撐膶⒕哂叙ば缘木垡蚁﹣啺?聚丙烯酸多層膜嵌入到金點陣結(jié)構(gòu)和基底之間，成功地制備了表面牢固附著的表面等離子激元檢測器。紫外測試表明轉(zhuǎn)移前后金點陣結(jié)構(gòu)的共振吸收光譜和折射率靈敏度兩項光學性質(zhì)均未發(fā)生改變，說明轉(zhuǎn)移后的金點陣結(jié)構(gòu)依然具有生物識別功能，可用于生物傳感。同時，超聲實驗表明轉(zhuǎn)移后的金點陣結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較轉(zhuǎn)移前有了明顯的增強，超聲90 m

7、in后二者的剩余吸光度所占的百分比分別為86.2％和32.6％，轉(zhuǎn)移后是轉(zhuǎn)移前的2.6倍。另外，本論文利用相同的方法在銀多孔陣列與基底之間嵌入了多層膜，并同樣得到了光學和傳感性質(zhì)保持的實驗結(jié)果。本章研究表明轉(zhuǎn)移方法可實現(xiàn)有序結(jié)構(gòu)與基底的牢固結(jié)合，加強其穩(wěn)定性，并能夠保持有序結(jié)構(gòu)原有的結(jié)構(gòu)形貌和光學性能，為金屬微納有序結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
　　第四章發(fā)展了以瓊脂糖凝膠為載體的二維微納結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)移方法。此方法避免了轉(zhuǎn)移過程中有機溶劑

8、的使用，并可將微納結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移至狹小容器底部。本論文利用此方法成功將電化學沉積金微納薄膜和化學沉積的銀鏡薄膜轉(zhuǎn)移至酶標板孔這種狹小容器的底部，實現(xiàn)了對酶標板孔的修飾。SEM結(jié)果表明這種轉(zhuǎn)移方法能很好的保持金、銀微納結(jié)構(gòu)薄膜的形貌。利用轉(zhuǎn)移后的金微納薄膜進行了酶聯(lián)免疫吸附試驗(ELISA)。實驗表明轉(zhuǎn)移有金微納薄膜的酶標板孔比未轉(zhuǎn)移的酶標板孔具有更高的ELISA信號，具有90％的增長幅度。這種基于瓊脂糖凝膠的轉(zhuǎn)移技術(shù)進一步擴展了二維微納結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)

9、移的應(yīng)用范圍，在生物檢測等方面具有一定的應(yīng)用潛力。
　　第五章利用犧牲層法實現(xiàn)了單組分聚乳酸旋涂薄膜的轉(zhuǎn)移與疊加。利用自支持膜的黏附作用，采用模塊化組裝思路，通過轉(zhuǎn)移和層層疊加的方式，本論文發(fā)展了一種由自支持膜構(gòu)建多層膜的新方法。首先利用聚乙烯醇(PVA)為犧牲層制備出PLA自支持膜，然后將PLA自支持膜轉(zhuǎn)移疊加到載藥的多層膜表面，最后將制備出的PLA多層膜作為阻隔層研究其在藥物釋放方面的調(diào)控應(yīng)用。結(jié)果表明，該種模塊化組裝方式能夠

10、獲得多層膜結(jié)構(gòu)的PLA薄膜，且疊加后的PLA薄膜可以有效地降低藥物的突釋現(xiàn)象，顯示出了良好的藥物控釋功能。轉(zhuǎn)移的薄膜對于控釋的作用較原位制備的薄膜強，多層疊加獲得的薄膜的控釋效果優(yōu)于相同厚度的單層薄膜，并且其控釋效果與疊加層數(shù)相關(guān)，層數(shù)越多控釋效果越好。這種基于自支持薄膜轉(zhuǎn)移疊加制備多層膜的方法為改善藥物突釋、調(diào)控藥物釋放速度提供了新的思路，在醫(yī)用植入器件、生物材料以及組織工程等領(lǐng)域都將具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本論文的研究表明二