高分子界面的三維粘彈性質研究

《高分子界面的三維粘彈性質研究》是依託華南理工大學，由龔湘君擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：高分子界面的三維粘彈性質研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：龔湘君
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

微尺度下高分子界面粘彈性決定著該界面的粘附和脫附行為，但其測量和表征卻十分困難。在本課題中，我們計畫利用瞬逝波照明技術，結合磁鑷產生高強度的磁場力，控制磁性微米粒子在特定高分子固/液界面附近運動，並實時追蹤其三維位置，從而獲知和研究微尺度下界面的三維粘彈性質。該方法將直接給出界面粘彈性與距離及外力的關係。另外，我們將通過修飾高分子界面和使用不同的微粒，改變微粒的運動模式，以研究不同膠體和生物體在高分子界面的動態行為，為了解界面粘附和脫附行為提供依據。

結題摘要

微尺度下高分子界面的相互作用和粘彈性決定著該界面上膠體顆粒和微生物的粘附脫附行為，但其測量和表征卻十分困難。在本課題中，我們建立了一種新型的界面粘彈性測量技術，即利用瞬逝波照明技術-全內反射顯微鏡，結合自建的磁鑷系統產生靈活可控的三維磁場力，控制磁性微米粒子在特定高分子固/液界面附近做運動，並實時追蹤其三維位置，從而獲知微尺度下界面的相互作用和三維粘彈性質。利用該技術，我們監測了附著有典型蛋白(刀豆球蛋白、大豆蛋白、血清蛋白、溶菌酶等)的探針粒子和表面，發現吸附後的蛋白顯著改變了界面性質，引起了相互作用的顯著變化；通過對溫敏性微凝膠sol-gel轉變過程中界面粘彈性的監測，我們發現微凝膠體系粘彈性呈現出複雜的頻率、濃度和溫度依賴性，這與它自身的體積排斥作用及相轉變後的分子吸引作用有關。為擴展界面粘彈性的測量範圍，我們進一步將磁鑷系統搭載於原子力顯微鏡上，構築了可測量生命機體粘彈性的界面三維粘彈性測量技術，並套用於對細菌生物被膜粘彈性的監控中，我們發現生物被膜是一類具有頻率標度關係的玻璃態材料。隨著生物被膜的生長，其流動性變強；而成熟時，被膜外層的粘彈性穩定，不受環境流場的影響。本課題發展的界面三維粘彈性表征技術可直接給出粘彈性與離界面距離之間的關係。基於該技術，我們系統追蹤了膠體顆粒物和微生物在典型高分子界面附近的微流變性質和相互作用，進一步揭示了界面結構和動態行為的機理。