聚合物納米管瑞利不穩定現象的研究

《聚合物納米管瑞利不穩定現象的研究》是依託中國人民大學，由金朝霞擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：聚合物納米管瑞利不穩定現象的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：金朝霞
• 依託單位：中國人民大學

項目摘要

利用Rayleigh不穩定現象所形成的特殊形貌來製備具有新穎納米結構的材料是一種新的研究思路，而探索並利用嵌段共聚物微相分離所構築的自組裝有序形貌是近年來高分子納米材料和技術領域一個熱點問題。本課題主要研究聚合物納米管狀結構在熱退火與溶劑蒸氣退火條件下的Rayleigh不穩定過程，把研究體系拓展到多相體系（嵌段共聚物及無機/嵌段共聚物複合體系）。通過認識高曲率限制空間內聚合物薄層結構不穩定的問題，使不穩定過程的發生與嵌段共聚物微相分離聯繫起來，並在此基礎上使無機納米顆粒選擇性地聚集，以此來構築新的聚合物納米結構。這種新型結構基於Rayleigh不穩定過程所形成的特殊形貌（周期性嵌孔的聚合物納米棒），並且在此結構基礎上由嵌段共聚物的微相分離進一步形成更加精細、有序的納米結構。這種具有特殊微結構的一維納米雜化材料在化學感測及催化領域都具有重要套用價值。

結題摘要

瑞利不穩定現象是流體降低其比表面能的一種自發過程。以薄膜或納米纖維形態存在的聚合物從固體變為流體時，由於瑞利不穩定現象的出現會產生納米材料微觀結構的顯著變化。這種微觀結構上的轉變與聚合物複合物及嵌段共聚物本身複雜的自組裝過程結合在一起，會形成多層次的複雜微觀結構。本課題主要研究了聚合物納米管瑞利不穩定現象，尤其關注聚合物在溶劑溶脹過程中出現的可變形性所提供的豐富形變空間，不僅發展出一種製備尺寸可控的聚合物納米球的新方法，也發展了蒸氣輔助的製備聚合物納米線的新方法；並且，深入探索了溶脹變形與嵌段共聚物微相分離對嵌段共聚物納米結構的共同影響，溶脹與無機離子配位作用對無機納米顆粒在嵌段共聚物納米結構上的圖案化定位的協同作用；尤其是我們重點研究了嵌段共聚物納米球在選擇性溶脹過程中所出現的微觀結構變化過程，對所形成的多層次、複雜孔道結構的轉變規律進行了深入分析，提出一種製備新型介孔聚合物納米球的新思路。同時，本課題也研究了多孔氧化鋁模板中聚合物納米線潤濕性轉變對納米線結構變化造成的影響，及利用聚合物在溶劑/非溶劑環境中凍結過程來製備大量聚合物納米顆粒的方法，為後續研究介孔聚合物納米球的套用打下了物質基礎。本課題深入探索了瑞利不穩定現象對多種不同聚合物納米結構的影響方式，從不同的角度、多個層面尋找利用瑞利不穩定現象來調控聚合物複雜納米結構的途徑，所得到的豐富聚合物納米結構既可以作為納米感測器的載體，也可以作為未來功能性無機納米結構製備的模板材料，有著非常廣泛的套用前景。