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摘要：浙江大学高分子科学与工程学系万灵书团队合成了一系列具有极性基团的聚苯乙烯，研究了基团种类和位置对呼吸图自组装膜的影响，发现极低浓度的双极性端基聚苯乙烯溶液即可稳定水滴并形成有序多孔膜。进一步利用表面力仪研究了聚苯乙烯的两相界面行为，提出了呼吸图过程中稳定水滴的可能机理。
关键词：呼吸图，原子转移自由基聚合，极性基团，自组装，有序多孔膜
呼吸图法又名水滴模板法，是以溶剂挥发过程中冷凝水滴作为致孔模板获得有序多孔膜的一种方法。通过调节聚合物种类、溶剂以及成膜参数，可以制得有序均孔结构。然而，呼吸图法的复杂的动态过程阻碍了对其成膜机理的理解。例如，普遍认为成膜过程中防止水滴聚并是得到有序多孔膜的前提条件之一，但聚合物结构如分子量、基团和拓扑结构如何影响水滴的稳定性以及成膜过程还不是十分清楚。有研究者认为当聚合物易于在溶液-水界面沉淀时，更利于包裹水滴，形成物理屏障使其稳定；也有观点认为，界面张力这一热力学参数是水滴稳定的重要因素。
浙江大学高分子科学与工程学系万灵书教授团队长期从事有序多孔膜的制备、结构调控及其表界面等方面的研究。本工作中，作者利用含有乙氧基的双官能度引发剂实施原子转移自由基聚合，并利用聚苯乙烯端基溴的亲核取代反应，分别赋予聚苯乙烯分子链中部和端部以亲水的极性基团，系统研究了聚苯乙烯的分子量、极性基团的长度、聚合物浓度对成膜行为的影响规律。研究发现，链中部乙氧基以及端羟基的引入，导致聚合物溶液-水的界面张力降低，使聚合物在低浓度下即能稳定微米尺度水滴，得到单层蜂窝状孔结构，聚合物浓度最低可至0.04mgmL-1，这是目前所报道的最低成膜浓度。进一步利用表面力仪研究了聚苯乙烯在溶液-水两相界面的行为，发现极性基团的引入不利于其在两相界面的沉淀，对毫米级水滴具有更弱的阻碍聚并的能力。作者据此提出了呼吸图过程中水滴稳定的主要影响因素，即更多依靠界面张力降低而使水滴具备热力学稳定性。相关结果发表在JournalofPolymerScience上，周迪博士生和吴柏衡博士为论文的共同第一作者。
WILEY
论文信息：
Effectofpolargroupsofpolystyrenesontheself-assemblyofbreathfigurearrays
DiZhou,Bai-HengWu,Wen-WuYang,XiaoLi,Liang-WeiZhu,Zhi-KangXu,Ling-ShuWan*
JournalofPolymerScience
DOI:10./pol.
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Journal
ofPolymer
Science
期刊简介
JournalofPolymerScience创刊于年,主要发表以下主题的高质量稿件：高分子化学，高分子物理学，高分子工程学，以及其它运用于生物医学，能量转换和存储，环境和可持续性发展，仿生和智能设备等领域的聚合物相关研究。
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