界面誘導膠體納米顆粒自組裝

《界面誘導膠體納米顆粒自組裝》是依託清華大學，由汪家道擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：界面誘導膠體納米顆粒自組裝
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：汪家道
• 項目類別：面上項目

項目摘要

基於系統自由能最小化的膠體納米顆粒自組裝是實現下一代納米材料製備的重要手段。由膠體納米顆粒自組裝而來的膠體晶體具有獨特特性，其在感測器、微納加工模板和功能表面等方面具有重要的套用前景。膠體晶體的特性取決於納米顆粒的特性和晶體結構。目前，人們已開發了各種具有優異特性的納米顆粒。因此，膠體晶體製備的瓶頸是膠體納米顆粒的有序化自組裝。界面誘導法是膠體納米顆粒自組裝的最重要方法之一，其中兩相界面誘導法克服了傳統方法的缺點，可實現大面積的膠體晶體薄膜製備。研究以探明兩相界面誘導膠體自組裝的機理，並獲得相關控制技術為主要研究目標，在流/流界面誘導膠體顆粒自組裝的基礎上，提出液/固界面誘導膠體自組裝的方法。擬主要完成的研究內容包括：（1）膠體納米顆粒間及其與兩相界面間的相互作用；（2）膠體顆粒穿透流/流界面的潤濕和熱力學過程；（3）膠體顆粒在兩相界面上的自組裝控制；（4）大面積的超疏水等功能表面製備。

結題摘要

膠體納米顆粒自組裝是實現下一代納米材料製備的重要手段。自組裝結構表現出構成單元所不具備的獨特的整體性質，其在光伏、生物醫學、感測器、催化等領域有廣泛的套用前景。項目以研究膠體顆粒間及其與界面間的相互作用為主線，以實現界面附近膠體顆粒的行為控制為目標，通過仿真和實驗相結合的方式，研究了膠體顆粒趨近界面及其在界面上實現組裝的動力學過程，獲得了以下關鍵研究進展： （1）靜電力自組裝研究中，發現了基於長程引力的二維微孔結構的納米膠體顆粒自組裝過程，提出了一種基於靜電斥力的膠體顆粒自組裝方法。 （2）提出並實現了基於張力梯度的膠體納米顆粒自組裝新方法，並初步探索了其組裝機理。 （3）固壁表面納米顆粒加熱過程的分子自組裝研究中，發現了納米金在遠低於熔點溫度下的聚並現象，探明其表面熱力學波動和原子間范德華力作用機理；發現了加熱引起的PTFE納米顆粒的納米纖維化現象，其影響因素及影響規律被探明。 （4）探索了水中膠體微油滴間的相互作用，及其在微結構表面上的潤濕特性等，獲得了水下油滴在結構表面上不同潤濕狀態，發展了基於潤濕的油水分離技術。（5）基於發展的納米膠體自組裝方法，實現了超疏水自清潔、防腐、除甲醛等功能表面塗層的製備，部分技術已產業化。