《光控聚合物界面微量液體傳輸》是依託復旦大學，由俞燕蕾擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：光控聚合物界面微量液體傳輸
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：俞燕蕾
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
超疏水智慧型表面的仿生構築是功能界面材料領域的一個研究熱點。近年來，動態浸潤性控制由於在微流體系統中的重要套用價值（如微液滴無損傳遞、開放式微反應器設計等）而引起了人們的廣泛關注。本項目擬將光回響（液晶）聚合物與超疏水表面的微納複合結構進行有機結合，通過分子異構化、分子極性和取向變化、液晶相變以及材料形變等一系列bottom-to-up的可控可逆變化，實現超疏水表面動態性能的的快速可逆光調控，用於一維、二維聚合物界面材料上的微小液滴傳輸研究；進一步利用光致形變功能的液晶聚合物製備具有結構仿生特點的微纖毛、微彈簧等功能界面與結構，採用非接觸的區域化光刺激操控其脈衝式彎曲和伸縮運動，實現微通道界面上的流體傳輸；並且通過含有各類生色團分子的選擇和設計，以及利用稀土上轉換髮光納米粒子複合技術，實現對不同波長光（360 nm紫外光、470 nm短波可見光、980 nm近紅外光等）的選擇性智慧型回響。
結題摘要
智慧型回響材料與界面材料結合所產生的外場可控智慧型界面是一個新穎的研究領域。目前，在開發對外場刺激回響的功能界面材料方面研究還很有限。本項目將光回響功能聚合物與仿生液體驅動的原理相結合，通過分子異構化、分子極性和取向變化、液晶相變以及材料形變等一系列bottom-to-up的可控可逆變化，實現了全光控制的超疏水粘附性可逆變化以及光控微量液體的驅動，這種新的輸運模式具有快速回響、高度可逆、非接觸控制、原位控制的優勢。首先，我們通過調整主鏈化學結構、側鏈共軛基團長度和結構，以及引入不同極性端基和間隔基等手段，製備了有適當浸潤性梯度的系列偶氮類聚合物，並實現了材料對不同波長光（360 nm紫外光、470 nm短波可見光、紅光）的選擇性智慧型回響，擴大了光控聚合物微液滴驅動系統的適用範圍。然後，我們從超疏水表面粘附性基礎研究入手，利用光回響聚合物構築超疏水粘附性智慧型光回響表面，通過兩種不同超疏水表面狀態---粘滯態和滾動態之間的光控快速可逆轉變，實現了對微小液滴傳輸的實時原位控制，揭示了光刺激對表面化學組成、構型、極性及表面性能的影響，在非接觸式、快速可逆的超疏水粘附性調控方面實現了突破；在此基礎上，我們仿生設計製備了類蛛絲紡錘節和光控集水絲墊，通過界面微結構以及極性變化來調節紡綞節的浸潤性，從而分別實現了水滴在類蛛絲紡錘節和集水絲墊表面的定向可控傳輸；進一步，利用仿生學原理，模擬人類動脈血管的彈性和韌性優點，我們提出了採用液晶高分子新材料構建微流體晶片的開創性設計理念，構築出自驅動的光控微型管狀系統。首次利用光致形變誘導的軸向毛細作用力實現了微量液體的精確運動控制，開發出了一種全新概念的光控微流體新技術，實現了對各種極性和非極性液體、複雜流體（包括乳液和汽油），甚至是生物樣品輸運的精確操控。通過改變光照條件，能夠精確控制液體的運動方向和速率（高達5.9 mm s-1），並能長程運動（在直徑為0.5 mm的微管中連續光碟機動微量液體運動53 mm）。還進一步實現了微量液體的攪拌、融合、克服重力爬坡，甚至首次在封閉管道中產生S形和螺旋形運動軌跡。這種全新概念的光控微流體新技術可以極大地簡化微流體系統，是真正可達到實用效果的光控微流體技術，在可控微流體傳輸、微反應系統、微機械系統、晶片實驗室等領域具有可觀的套用價值。
