几种润湿性可控聚合离子液体薄膜的制备与表征.pdf

摘 要 摘 要 摘摘 要要 表面润湿性是固体表面的重要特性之一，是由固体的表面自由能和表面粗糙 15 度共同决定的。近年来，接触角大于 0°的超疏水表面引起了人们的广泛关注， 其构筑方法也已日渐成熟。而表面润湿性动态可控的可逆超疏水/超亲水性材料 在自清洁材料，微流体装置，以及变焦镜头等方面具有巨大的应用潜能，引起了 人们更大的兴趣。但是这种材料的设计研究才刚刚起步，寻求操作简便，膜稳定 性高，可逆性好的可控润湿性材料，是一项具有挑战性的研究课题。 表面引发聚合反应是一种实现材料表面改性的有效手段，通过表面引发聚合 反应，将离子液体单元引入基底表面，再通过选择适当的对离子，即可实现材料 表面润湿性的改变。 本文利用表面自由基链转移反应，在单晶硅表面接枝了不同的聚合离子液体 薄膜，并通过对离子的交换，实现了薄膜表面润湿性的可控转变。 分别以1-烯丙基-3-甲基咪唑氯化物([AMIM]Cl)，1-烯丙基-3-丁基咪唑氯化 物([ABIM]Cl)及烯丙基三苯基鏻氯化物(ATPP-Cl)三种离子液体作为实现聚合所 3- (MPTS) 需的单体。利用 巯丙基三甲氧基硅烷 在羟基化的硅基底上自组装形成 含有端巯基的自组装单分子层，然后以DMF 为溶剂，偶氮二异丁腈为引发剂， 研究了自由基链向巯基的链转移以及表面引发离子液体单体的聚合反应。制备出 了三种分别由P[AMIM]Cl、P[ABIM]Cl、PATPP-Cl 薄膜修饰的亲水性表面。用 X 射线光电子能谱仪分析了薄膜表面典型元素的化学状态，用原子力显微镜观察 了薄膜的表面形貌，用椭圆偏光仪测量了薄膜的厚度，并用接触角仪对薄膜表面 的静态水接触角进行了表征。结果表明，所得薄膜表面形貌规整，分布均匀。最 后通过简单的对离子连续交换实现了薄膜表面润湿性的可控转变。 关键词：表面引发聚合，自由基链转移反应，聚合离子液体膜，可控润湿性 ABSTRACT ABSTRACT AABBSSTTRRAACCTT Wettability is one of the important properties of the solid surface which is governed by surface free energy and surface roughness ．In the past few years, superhydrophobic surfaces with water contact angles larger than 150°have received a lot of research attention．At present there are many mature methods to be used to make superhydrophobic surfaces ．But the tunable wettability surfaces switching between superhydrophilicity and superhydrophobic reversibly have attracted more and more interest due to their important applications, such as self-cleaning materials, microfluidic devices and variable-focus lens ．As a result, it still remains a great challenge to construct the materials with high st