功能性高分子納米複合材料三維微納結構可控制備

《功能性高分子納米複合材料三維微納結構可控制備》是依託中國科學院理化技術研究所，由段宣明擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：功能性高分子納米複合材料三維微納結構可控制備
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：段宣明
• 依託單位：中國科學院理化技術研究所

項目摘要

隨著信息、生物技術和先進制造技術的進步，器件及系統的微型化、智慧型化及高度集成化已成為發展趨勢。研究發展結合了材料的功能化與結構的功能化和微型化的新型可控制備技術將為高度集成的功能性微器件及微系統研究開發提供科學基礎與關鍵技術。本項目立足於目前材料研究領域的熱點- - 高分子納米複合材料，結合雙光子雷射微納加工技術，將功能性高分子納米複合材料的可控制備與三維微納結構的可控制備相結合，研究基於納米材料奇異性質的、三維功能性微納結構的設計原理、可控制備方法與技術，探索功能性材料微納米結構的新穎性能，為光子學微器件的發展和高分子納米材料方面在信息領域及生物醫學領域的套用打下堅實的科學基礎並提供關鍵技術支持。本項目最重要的特色與創新之處在於將高分子納米複合材料可控制備技術研究與三維微納結構製備技術相結合實現功能性三維微結構的獨特性能，具有原始創新性。

結題摘要

隨著信息、生物技術和先進制造技術的進步，器件及系統的微型化、智慧型化及高度集成化已成為發展趨勢。研究發展結合了材料的功能化與結構的功能化和微型化的新型可控制備技術將為高度集成的功能性微器件及微系統研究開發提供科學基礎與關鍵技術。本項目旨在將功能性高分子納米複合材料與雙光子雷射三維微納結構可控制備技術相結合，研究基於納米材料奇異性質的、三維功能性微納結構的設計原理、可控制備方法與技術，探索功能性材料微納米結構的新穎性能，為高分子納米複合材料方面在信息領域及生物醫學領域的套用打下堅實的科學基礎。在本項目成功地實現了多種高分子納米複合材料三維微納結構的設計與可控制備。通過雙光子聚合與金屬無極電鍍技術相結合，發展了金屬-聚合物層狀納米複合結構製備技術，設計製備出在生物醫學領域具有潛在套用的磁場遙控操縱三維微納器件；利用金納米棒表面等離子效應增強雙光子聚合，實現了納米尺度三維雙光子聚合反應，製備出金納米棒-聚合物複合材料的三維微納結構；利用高分子凝膠對外界環境刺激產生回響的特點，提出了雙光子聚合 “不對稱加工法”和凝膠微懸臂 “雙層彎曲模型”，製備出具有不對稱結構的凝膠微結構，實現了凝膠微器件可控操作；發展了我們提出的多光子雷射三維微納結構加工與納米材料原位合成相結合的納米複合材料三維微納結構加工方法，將PbS量子點在聚合物中摻雜含量提高到12wt%，較目前國際上報到的PbS量子點摻雜含量提高兩個數量級，製備出高含量PbS聚合物納米複合材料三維光子晶體；提出以離子液體代替表面活性劑進行多光子光化學還原製備金屬納米材料與金屬微納結構新方法，實現了金屬納米粒子尺度與形貌控制，將其用於金屬微納結構加工，成功製備出多種金屬微納結構，實現了金屬微納結構組成的人工超材料製備，為雷射製備功能性金屬微納結構材料提供了一條可行的途徑；針對準三維雙層漁網結構進行了初步研究，首次提出了基於漁網結構的可見光波段光學手性超材料的設計模型。本項目發表SCI論文24篇，申請國家發明專利4項，申請國際PCT專利1項；國際會議邀請報告10次，國內會議邀請報告6次；主辦兩次國際或雙邊會議；畢業博士生9名，碩士生2名。本項目完成並部分超額完成了計畫任務書所規定的研究任務，為高分子納米複合材料方面在信息領域及生物醫學領域的套用打下堅實的科學基礎，部分研究結果為聚合物納米複合材料及其三維微納結構的套用提供了關鍵技術。