超重力条件下两嵌段高分子自组装行为的研究

本项目首次将超重力技术引入高分子自组装体系中，利用超重力机内高强高速微观混合的特点，使含有两亲性嵌段高分子具有高度微细化特征，并以微小液滴均匀地分散于水体介质中，着重研究超重力制备过程中的转速、两相组成（比例）以及体系的温度等条件，从而调控所制备的高分子胶束的形状和尺寸。该项研究不仅能够丰富超分子聚集体的组装方法和功能，促进高分子胶束在药物和基因载体材料方面的应用，推进分子自组装的研究由平衡态自组装和静态自组装向动态自组装和非平衡态自组装的迈进，促进高分子化学与物理、超分子科学和纳米技术相结合，为发展界面化学和表面分子工程学提供新思路和新材料。

本项目首次将超重力技术引入高分子自组装体系中，按照项目申请时制定的计划详细研究了超重力制备过程中的转速、两相组成（比例）以及体系的温度等条件，对所制备的高分子胶束的形状和尺寸的影响。我们研究了生物相容的嵌段共聚物PEG-PLA体系和嵌段共聚物PS-PAA体系，分别考察了它们在超重力条件和常规条件下的胶束化行为。结果表明超重力法不仅可以实现这两种嵌段共聚物胶束的制备，而且与常规方法相比，超重力法具有制备速度快，制得的胶束粒径相对较小，粒径分布较为均一的优点。进一步我们考察了常规方法制备的高分子嵌段共聚物PEG-PLA聚集体溶液在超重力场中的变化行为，发现粒径约数百纳米的高分子聚集体，其粒径随着超重力处理时间的增长呈现先增大后减小的变化趋势，且随着转速增加，上述变化趋势中由增大转变为减小所需要的时间更短，最终样品的粒径更为均匀。目前，我们应用超重力和超声等化工过程强化技术都实现了聚合物多层膜的快速、均匀组装，发展了快速构筑聚合物多层膜的新方法，达到了我们预期的目标。此外，我们在针对介观尺度响应性构筑基元的制备、可控运动、组装及多层膜的稳定化应用等方面开展了全面的研究，取得了一系列的成果，通过后渗透双官能团小分子交联剂的光交联特性，实现了弱聚电解质在极端条件下的稳定，以及分子印迹多层膜的制备；实现了智能器件热响应性的上浮-下潜，在此基础上完成了在外加磁场的作用下，该功能集成系统对水下及水面油污的定向清除；我们还完成了对酸碱响应性的可在水面开-停运动的智能器件的制备，以及可以在单一pH值刺激下顺次发生超亲水-超疏水-超亲水的浸润性质转变的智能表面的制备；此外，我们课题组在超疏水表面减阻方面进行了系统的研究，发展了简便温和的超疏水涂层的制备方法，实现了自带动力的模型船体的超疏水减阻，0.46 m/S的速度时减阻效率可达38.5%。这些方面的研究不仅能够丰富超分子聚集体的组装方法和功能，推进分子自组装的研究由平衡态自组装和静态自组装向动态自组装和非平衡态自组装的迈进，而且也将促进高分子化学与物理、超分子科学和纳米技术相结合，为发展界面化学和表面分子工程学提供新思路和新材料，且有望实现多层次、多组分功能体的构筑。