刺激响应型自支持聚合物薄膜的设计制备与性质研究

From the point of structural design, this project plans to fabricate bilayer polymer structures using a cross-linked ultra-thin polymer layer as the substrate and a polymer brush layer as the responsive layer via the combination of surface-initiated free radical and rare-earth metal mediated group transfer polymerizations, representing a facile and efficient method for the preparation of mechanically and chemically stable, stimuli-responsive, flexible free-standing polymer films. Moreover, the relationship between the preparation conditions, polymer film structure and properties will be systematically investigated. Last but not least, the effect of parameters such as cross-linking extent and grafting density of the cross-linked layer, length and type of polymer chains in the polymer brush on the microstructure and responsiveness of the polymer film will be demonstrated, providing theoretical and technical support for the preparation of novel stimuli-responsive polymer films.

本项目拟从结构设计出发，采用表面引发自由基聚合与稀土金属催化的基团转移聚合技术相结合的方式，构筑以超薄的聚合物交联层为衬底、以聚合物刷为响应层的双层聚合物结构，建立一种简便、高效制备化学稳定性高、柔韧性好的刺激响应型自支持聚合物薄膜的新方法；探讨制备条件、材料的结构以及性质之间的关系；阐明交联层的交联度以及聚合物刷的接枝密度、链段长度、重复单元类型等参数对所获得自支持聚合物薄膜的微观结构、刺激响应性的影响规律，为新型刺激响应型聚合物薄膜材料的制备提供理论与技术支持。

刺激响应型聚合物薄膜由于其超薄、响应性灵敏、易加工等特点，在传感、生物吸脱附与化学分离等领域展示出广阔应用前景。传统聚合物薄膜的制备在合成方法的操作难易程度，薄膜的机械稳定性以及结构调控等方面仍存在一定局限性。我们从结构设计角度出发，采用活性聚合方法与自组装单层膜技术相结合的方式，构筑了以超薄的聚合物交联层为衬底、以聚合物刷为响应层的双层聚合物结构，建立一种简便、高效制备化学稳定性高、柔韧性好的刺激响应型自支持聚合物薄膜的新方法，获得了聚合物成分与结构可调控的系列聚合物薄膜，探讨了制备条件、材料的结构以及性质之间的关系，阐明了交联层的交联度以及聚合物刷的接枝密度、链段长度、重复单元类型等参数对所获得自支持聚合物薄膜的微观结构、刺激响应性的影响规律，为刺激响应型聚合物薄膜的制备方法以及性质研究等方面提供了新的参考数据。