超分子聚合物-無機納米粒子有序組裝體的結(jié)構(gòu)與性能.pdf

1、納米復合材料的機械、光學、電和磁等各項性能不僅取決于各組成的性質(zhì),還取決于納米復合材料的結(jié)構(gòu)及無機納米粒子在共聚物微區(qū)中的組裝和排列。超分子聚合物通過微觀相分離可以形成豐富的微觀結(jié)構(gòu),在這個過程中可誘導無機納米粒子組裝。功能性納米粒子的可控分級有序組裝在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用技術(shù)等領(lǐng)域都具有重要的意義,是目前聚合物/無機納米粒子復合材料領(lǐng)域一個重要的方向和生長點。
　　本論文基于超分子誘導無機納米粒子自組裝的方法,以嵌段共聚物、小分子氫鍵

2、試劑和無機納米粒子為研究對象,系統(tǒng)地研究了嵌段共聚物、小分子和無機納米粒子三元體系的組裝行為,闡明了超分子聚合物/無機納米粒子復合材料各種有序結(jié)構(gòu)形成的原因及不同形態(tài)間轉(zhuǎn)變的機制,從而得到了具有特定功能和新穎有序結(jié)構(gòu)的自組裝復合材料,為功能性復合材料的設(shè)計和制備提供了實驗和理論依據(jù):
　　首先,嵌段共聚物聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶(PS-b-P4VP)中的P4VP與十五烷基苯酚(PDP)通過氫鍵相互作用得到了梳狀超分子。采用表面接枝技

3、術(shù)使球形無機納米粒子均勻分散在超分子聚合物不同嵌段的微區(qū),實現(xiàn)了納米粒子在超分子體系中有序排列;調(diào)節(jié)納米粒子的尺寸和加入量,對其在微區(qū)中的位置及納米粒子間距進行了調(diào)控,并通過解組裝的方法破壞共聚物與小分子氫鍵試劑形成的氫鍵,從而得到單個分散的包覆有無機納米粒子的雜化膠束;闡明了共聚物微區(qū)的均方根末端距與納米粒子直徑的比例對納米粒子在共聚物微區(qū)中的分布規(guī)律及對體系中納米粒子平動熵和嵌段共聚物構(gòu)象熵的影響規(guī)律。
　　系統(tǒng)研究了無機納米

4、粒子和小分子PDP的含量對共聚物/金納米粒子復合物形態(tài)(層狀、棒狀和球狀等)的影響規(guī)律及形態(tài)轉(zhuǎn)變規(guī)律;通過同時向體系中加入金納米粒子和小分子氫鍵試劑,使體系在增加納米粒子含量的同時可保持復合組裝體的形態(tài);在此基礎(chǔ)上,得到了納米粒子與氫鍵試劑含量對共聚物組裝體結(jié)構(gòu)影響的相圖。
　　其次,研究了表面聚合物配體性質(zhì)對金納米棒在聚合物棒狀微區(qū)中分散的影響,結(jié)果表明采用分子量不同的二元PS同時修飾金納米棒,使金棒與聚合物基體產(chǎn)生足夠的浸潤性

5、,從而使金納米棒良好地分散在共聚物微區(qū)中;研究了納米粒子的含量、長徑比和棒狀膠束的直徑對金納米棒的空間位置和取向的影響;結(jié)果表明,長金棒形成平行于棒狀微區(qū)軸向的排列,而短棒則形成垂直于棒狀微區(qū)的排列,表明二維受限對棒狀納米粒子取向有重要影響;紫外分光光度計和有限差分時域模擬結(jié)果表明,金棒的有序組裝及組裝結(jié)構(gòu)的改變對雜化膠束光學性質(zhì)有重要的影響。
　　再次,研究了新型的納米粒子三嵌段體在超分子P4VP(PDP)體系中形成超晶格的堆積

6、行為。結(jié)果表明,調(diào)節(jié)各組分的參數(shù)(包括納米粒子的幾何結(jié)構(gòu)、納米粒子配體的種類及分子量),各向異性的納米粒子可以形成大面積自支撐二維、三維超晶格結(jié)構(gòu)。對比了納米粒子表面配體性質(zhì)和幾何形態(tài)對超級晶格自組裝結(jié)構(gòu)的影響,提出了可能的形態(tài)轉(zhuǎn)變機理。
　　最后,研究了乳液液滴界面不穩(wěn)定條件下的自組裝從而得到了核中包覆有金納米粒子的共聚物膠束。通過改變表面活性劑十二烷基硫酸鈉的濃度,成功制備出形態(tài)可調(diào)的囊泡、棒、球狀復合膠束。該方法可同時實現(xiàn)對