东南大学生物医学工程纳米材料与结构2研讨.ppt

* 和高分子相关的纳米结构 聚合物纳米结构 1) 纳米柱阵列 PC, PS, PI(polyimide)… 机械模板法; 电子束刻蚀; 等子体处理; 2) 聚合物纳米微团 (热或pH值响应) 共聚: 嵌段共聚或接枝共聚 通过聚合反应将热响应或pH值响应的组分”镶 嵌”到目标产物当中 聚合物纳米复合材料 * 纳米柱阵列(机械模板法) L. Jiang et al. ChemPhysChem 2004, 5, 750 -753 聚合物纳米结构 * PC纳米柱结构 Yang’s 方程: cos θ =(γsv –γsv)/γlv Cassie-Baxter 方程: cos θr = f1cos θ1 + f2cos θ2 PC 表面亲水性的改变 a) 平滑PC膜 85.7o; b) PC纳米柱膜 145.6o PC纳米柱阵列的SEM图 * 聚酰亚胺绒毛阵列 A. K. Geim et al., Nature Mater. 2003, 2, 461-463. SEM图 蜘蛛侠(15cm, 40g) 接触面积 0.5cm2 粘在玻璃板上; 载荷100g 接触面积和附着力的关系 聚酰亚胺绒毛阵列附着力随接触面积的变化 * 聚合物纳米微团 * pH值响应的PTHF-b-PAA凝胶颗粒 CROP 阳离子开环聚合 B) ATRP 原子转移自由基聚合 C) 水解或热解 PTHFx-b-PAAy Mn (GPC) = 7800~36000; Mw/Mn = 1.12~1.35 F. E. Du Prez et al. Macromolecules 2006, 39, 3760-3769 * PTHF68-b-PAA79纳米微团直径随pH值改变 (a):pH=10 (b):pH=3 PTHF PAA * PTHFx-b-PAAy 的 Dh和pH值的关系 [PAA-COO-] ([PAACOO-]+ [PAA-COOH]) PTHF68-b-PAA44 (x),PTHF68-b-PAA79 (■)和 PTHF68-b-PAA224 (?)的酸平衡常数pKa和电离度α α = pH = pKa – log [(1 - α)/α] PTHF68-b-PAA44 (O),PTHF68-b-PAA79 (□)和 PTHF68-b-PAA224 (?)的Dh和pH值的关系 * Disassembly of Dendritic Micellar Containers Due to Protein Binding J. AM. CHEM. SOC. 2010, 132, 4550–4551 Protein: extravidin, thrombin, pepsin, and chymotrypsin (ChT) Guest: pyrene * 聚合物纳米复合材料 定义: 聚合物纳米复合材料是以聚合物为基体(连续相) 、填充颗粒以纳米尺度(100 nm) 分散于基体中的新型高分子复合材料. 目的: 增强聚合物的某一或几方面的性质. 焦宁宁, 王建明, 石化技术与应用, 2001,19, 57-61 * 刚性: 弹性模量 屈服点: 弹性 延性: 断裂伸长 强度: 屈服应力 屈服应变 弹性 线性 B（屈服点） C断裂点 塑性 σ ε 高聚物的应力—应变综合曲线 高分子物理, 何曼君等著, 复旦大学出版社, 第三版 聚合物的一些典型力学性质 * 分类: 聚合物/聚合物分子复合材料; 聚合物/层状纳米无机物复合材料; 聚合物/无机纳米粒子复合材料. * 无机纳米聚合物复合材料 聚合物/ 层状纳米无机物复合材料 常见插层材料蒙脱土: 蒙脱土是以片状晶体构成 的, 其晶片厚度约1 nm ,片层间的距离约1 nm ,长100 nm; 插层聚合法和熔体插层法等 例子: 聚酰亚胺PI/ 蒙脱土和尼龙PA/ 蒙脱土体系 聚合物/ 无机纳米粒子复合材料 常见纳米粒子填料: CaCO3, HAP, ZnO, SiO2, Al2O3和 TiO2等 原位聚合法; 溶胶凝胶(sol–Gel) 法和共混法等 * 共混法制备纳米 CaCO3 /PP 复合材料 麦堪成等, 材料科学与工程学报, 2007, 25(3), 380-383 纳米CaCO3的形貌, PP和 纳米 CaCO3复合材料的结晶形态(从左到右) 20~30 nm * 不同的CaCO3 对PP 的拉伸强度的影响 1 —PP/ 纳米级CaCO3 　 2 —PP/ 微米级CaCO3 CaCO3对PP有异相成核