自折疊聚合物薄膜的案例
《德國應(yīng)化》：基于可溶脹MOF的自折疊聚合物薄膜
能夠?qū)⑼獠看碳ぃɡ鐭帷⒐狻㈦姷龋┺D(zhuǎn)化為可預(yù)測形變的自折疊材料因其在機(jī)器人、人造肌肉等中的應(yīng)用需求而備受關(guān)注。常見的濕度響應(yīng)單層自折疊材料主要利用主客體組分的溶脹性差異來實(shí)現(xiàn)，通常利用將不可溶脹的填料嵌入可溶脹的聚合物基質(zhì)中。近期，研究人員發(fā)現(xiàn)，利用可溶脹的填料嵌入不可溶脹的聚合物主體中亦可制備自折疊薄膜。
在此基礎(chǔ)上，西班牙加泰羅尼亞納米科學(xué)與納米技術(shù)研究所的Daniel Maspoch課題組通過將可溶脹的柔性MOF晶體（MIL-88A）作為填料嵌入到聚合物基質(zhì)（聚偏二氟乙烯，PVDF）中，制得新型自折疊復(fù)合膜（MIL-88A @ PVDF），該薄膜對于極性溶劑及其蒸汽（例如水和甲醇）表現(xiàn)出自折疊的響應(yīng)行為。
研究者首先成功制備并表征了可溶脹的MIL-88A晶體，通過改變相對濕度，證明該晶體自身的可逆溶脹/收縮行為。之后，利用滴涂法將MIL-88A和PVDF的DMF懸濁液滴涂至硅片并烘干成膜，實(shí)驗(yàn)證明50%為MOF的最佳負(fù)載量。
接著，將MIL-88A @ PVDF薄膜放入水、甲醇、乙醇、乙腈等溶液中觀察折疊情況，并在120℃下干燥后，恢復(fù)其原始（扁平）形狀。在該過程中，研究者利用粉末X射線衍射（XRPD）證實(shí)了薄膜折疊和MOF溶脹行為之間的相關(guān)性。為進(jìn)一步證實(shí)，MOF的溶脹行為是導(dǎo)致薄膜折疊的本質(zhì)原因，研究者做了對照實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不添加MIL-88A晶體的PVDF薄膜，以及含有不可膨脹的MOF MIL-100和MOF-801晶體的PVDF薄膜均不發(fā)生折疊。研究者還通過控制相對濕度來控制其折疊程度，并發(fā)現(xiàn)該膜在相對濕度值為60％至90％時(shí)顯示出形狀記憶效應(yīng)。最后，研究者利用膜的自折疊行為來提升重物，并成功實(shí)現(xiàn)四面體結(jié)構(gòu)的組裝。
展開 《Science》子刊：超分子聚合物也可以像蛋白質(zhì)一樣自折疊
圖4 超聲法機(jī)械碎裂的超分子聚合物
（A）超聲處理不同時(shí)間后溶液中完全折疊的超分子聚合物的DLS尺寸分布的變化；（B）在293K下對完全折疊的超分子聚合物溶液超聲處理不同時(shí)間的升溫曲線；（C-G）通過超聲處理完全折疊的超分子聚合物30秒獲得的孿生螺旋超分子聚合物的AFM圖像；（H-N）通過超聲處理完全折疊的超分子聚合物180秒獲得的單一螺旋超分子聚合物的AFM圖像；（O）使用快速或慢速冷卻和機(jī)械破碎的超分子聚合物的能量示意圖。
圖5 超分子聚合物自折疊機(jī)理
（A）以螺旋結(jié)構(gòu)域?yàn)槟０澹{(diào)整“錯誤折疊”結(jié)構(gòu)域以產(chǎn)生二級結(jié)構(gòu)的示意圖；（B）以“錯誤折疊”結(jié)構(gòu)域作為“鉸鏈”折疊螺旋域形成三級結(jié)構(gòu)的示意圖。
原文鏈接：
http://advances.sciencemag.org/content/4/9/eaat8466
來源：高分子科學(xué)前沿
展開 Interfaces：聚合物薄膜寬且深的損傷的自
【引言】
自修復(fù)/可修復(fù)聚合物材料能自動或者在外在刺激的作用下修復(fù)自身損傷，自從20世紀(jì)70年代后期以來引起了重大關(guān)注。這些材料可分為外植型和本征型兩大類。聚合物鏈的遷移率決定本征型自修復(fù)聚合物材料的自修復(fù)能力。因此，本征型自修復(fù)聚合物薄膜的寬的損傷的修復(fù)以聚合物鏈的高遷移率為前提。層層自組裝聚合物復(fù)合膜受到機(jī)械損傷后，在保留它們的結(jié)構(gòu)和功能表現(xiàn)出了巨大的潛力。更重要的是，精確控制層層自組裝膜的化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)和聚合物鏈的構(gòu)象，可以制備不同的功能性自修復(fù)膜，以及對自修復(fù)機(jī)理進(jìn)行研究。雖然層層自組裝膜的修復(fù)的機(jī)理已經(jīng)被完全證實(shí)，但聚合物薄膜的寬且深的損傷的修復(fù)的因素還沒被深入研究。
【成果簡介】
近日，吉林大學(xué)的孫俊奇教授（通訊作者）、博士生王燕（第一作者）等在學(xué)術(shù)期刊ACS Appl. Mater. Interfaces上發(fā)表了題為Polymers with a Coiled Conformation Enable Healing of Wide and Deep Damages in Polymeric Films的文章。該文用簡便的方法開發(fā)了具有卷曲構(gòu)象的聚合物，制備了能修復(fù)自身的寬的損傷的層層自組裝聚合物膜。這種膜由交替沉積的帶正電荷的、具有卷曲構(gòu)象的聚氨酯和聚丙烯酸組成。聚氨酯的構(gòu)象從卷曲構(gòu)象轉(zhuǎn)化為舒展構(gòu)象，使聚氨酯和聚丙烯酸鏈發(fā)生遷移，從而修復(fù)聚氨酯/聚丙烯酸膜的寬度是膜厚6倍的損傷。
【圖文導(dǎo)讀】
圖1.
展開 從紅外顯微鏡看聚合物薄膜的化學(xué)構(gòu)成
使用紅外顯微鏡表征聚合物薄膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)
■ PerkinElmer, Inc. / Ian Robertson
引言
多層高分子膜在各行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛。其中一個主要用途是食品和消耗品的包裝材料。由于包裝膜需要滿足各種需求來保護(hù)其內(nèi)部的產(chǎn)品，所以多層膜通常結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。包裝材料必須能夠包裹住內(nèi)部的產(chǎn)品，有足夠的強(qiáng)度和密封能力，其生產(chǎn)必須機(jī)械化操作而且成本合理。對于食品包裝材料，還要能夠保護(hù)內(nèi)部的食品防止外界的環(huán)境對食品的質(zhì)量和安全造成影響，從而增加儲存時(shí)間。多層膜中的每一層膜都有不同阻隔作用以保護(hù)外界不同因素可能造成的影響，比如濕度、光、氧氣、微生物和其他化學(xué)物質(zhì)。總而言之，傳統(tǒng)的高分子材料例如PET、PE、PS 和PP 等都可以用作包裝材料。這些包裝材料中有很大一部分最后都被扔至垃圾場或者被回料加工廠回收。這些材料中很多都只能緩慢地生物降解或者不能被生物降解，對環(huán)境污染非常大。因此，使用很多可生物降解聚合物或可分解聚合物來做包裝材料成為了人們的關(guān)注點(diǎn)。生物基材料由部分可再生或全部可再生材料制成，例如纖維素、淀粉或聚乳酸。這些生物基塑料是可生物降解的，但并不是無條件的。在有水、二氧化碳和生物能量的情況下，可分解塑料能夠被微生物完全生物降解。這些環(huán)境友好材料將來的發(fā)展前景更加廣闊。
紅外顯微已經(jīng)成為表征多層聚合物膜結(jié)構(gòu)之最重要的一種技術(shù)了。紅外光譜能夠鑒別材料的結(jié)構(gòu)，而一臺紅外顯微鏡可以對最小10μm 的樣品進(jìn)行分析，包括可以鑒別多層膜中每層膜的結(jié)構(gòu)。本文介紹了紅外顯微鏡在傳統(tǒng)多層膜和新型可分解材料上的應(yīng)用。
聚合物多層膜的紅外顯微鏡分析
聚合物膜的紅外顯微分析可以使用透射或者ATR 技術(shù)。
展開 
研究 \\ 具有優(yōu)異的穩(wěn)定性和阻燃性的超高導(dǎo)熱聚合物薄膜
聚合物由于其良好的加工性能，密度低，耐電、耐腐蝕，在許多應(yīng)用中都很受歡迎。
然而，聚合物很難在熱管理應(yīng)用中脫穎而出，因?yàn)樗膶?dǎo)熱系數(shù)通常低于0.5 W/mK。通常在聚合物中加入無機(jī)導(dǎo)熱填料(如石墨烯、碳納米管和氮化硼)以獲得高導(dǎo)熱性。但是，如何確保無機(jī)填料的均勻分散一直是一個復(fù)雜的問題。因此，優(yōu)異的導(dǎo)熱系數(shù) (>15 W/mK)只能通過使用多種填料來實(shí)現(xiàn)，這通常會導(dǎo)致嚴(yán)重的機(jī)械性能損失和密度的顯著增加。
聚合物很難直接用于熱管理應(yīng)用。但是，通過優(yōu)化其結(jié)晶度、取向、分子量和化學(xué)結(jié)構(gòu)，已經(jīng)設(shè)計(jì)出了高導(dǎo)熱聚合物薄膜。到目前為止，只有PE薄膜達(dá)到了與許多金屬和陶瓷(例如304不銹鋼(15 W/mK)和氧化鋁(30 W/mK)相當(dāng)?shù)膶?dǎo)熱系數(shù)值。由于PE的軟化溫度較低(<135℃)，耐火性較差，加之制備方法復(fù)雜，在實(shí)際應(yīng)用中難以充分利用PE膜的高導(dǎo)熱系數(shù)。因此開發(fā)具有高導(dǎo)熱系數(shù)，優(yōu)異的機(jī)械性能和易于加工的聚合物仍然面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
02成果掠影
針對聚合物通常具有導(dǎo)熱性過低，無法直接用于熱管理應(yīng)用的問題。近期，中科院化學(xué)所趙寧團(tuán)隊(duì)提出以PBO納米纖維為基元，通過溶膠-凝膠-膜轉(zhuǎn)化和退火法制備了PBO薄膜。通過優(yōu)化PBO納米纖維溶膠的凝膠化，減少凝膠的不規(guī)則收縮，可以有效地改善薄膜中三維互聯(lián)納米纖維網(wǎng)絡(luò)的取向。熱退火后，分子鏈的有序性和納米纖維之間的相互作用增強(qiáng)，進(jìn)一步促進(jìn)了聲子轉(zhuǎn)移。
因此，形成的PBO薄膜獲得了前所未有的導(dǎo)熱性、機(jī)械強(qiáng)度和抗紫外線性。該方法使得聚合物薄膜的面內(nèi)導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到了36.7 W/mK，比大多數(shù)聚合物(<0.5 W/mK)高出2個數(shù)量級，是304-不銹鋼的2.4倍。此外，PBO薄膜具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度、熱/化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性、阻燃性和增強(qiáng)的抗紫外線性。
展開 復(fù)旦大學(xué)ACS Nano: 大面積制備堅(jiān)固透明的超雙疏聚合物薄膜
g）通過重力驅(qū)動對聚合物薄膜耐磨性的落沙試驗(yàn)。h）聚合物薄膜的砂紙劃痕試驗(yàn)的示意圖。i）經(jīng)過砂紙劃痕處理后液滴在聚合物薄膜表面上的照片。
圖7 聚合物薄膜的柔韌性
a）反復(fù)循環(huán)彎曲和恢復(fù)的聚合物薄膜的水接觸角的變化。 b）聚合物薄膜的SEM圖像顯示出薄膜優(yōu)異的柔韌性。c）彎曲和恢復(fù)的聚合物薄膜的接觸角。
圖8 透明超雙疏薄膜的制備
a）與普通玻璃載玻片相比，聚合物薄膜的紫外-可見光透射率光譜圖。b）水和油滴在涂有聚合物薄膜的4英寸玻璃上的側(cè)視和頂視的光學(xué)照片。 c，d）剝離和無基底的聚合物薄膜。
【小結(jié)】
文章報(bào)道了一種簡便的單向摩擦加熱處理方法，用于制備透明的超雙疏聚合物薄膜。與先前報(bào)道的制備疏液表面的自組裝方法相比，該策略有一些明顯的優(yōu)點(diǎn)：它可以產(chǎn)生兩種前所未有的單層有序凹角結(jié)構(gòu)：，六方排列三角突起結(jié)構(gòu)和六方排列矩形微柱結(jié)構(gòu)。它們不僅具有優(yōu)異的液體排斥性能和自清潔性能，而且具有高透明度和良好的耐物理磨損、抗強(qiáng)酸/強(qiáng)堿和濃鹽溶液的特性。而且該制備方法可以很方便地在諸如凹面和凸面的平面或非平面基底上大面積制備這種有序結(jié)構(gòu)的聚合物薄膜。
【團(tuán)隊(duì)介紹】
團(tuán)隊(duì)介紹：該團(tuán)隊(duì)長期從事雜化膠體微球和聚合物/無機(jī)納米雜化功能涂層研究開發(fā)，先后承擔(dān)基金委創(chuàng)新群體、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃納米專項(xiàng)等項(xiàng)目，是國際上最早從事納米雜化聚合物功能涂層的幾個團(tuán)隊(duì)之一。近年來在功能涂層方面發(fā)表的代表性論文如Adv. Funct.
展開 :具有面內(nèi)可逆折疊-伸展性能的柔性導(dǎo)電薄膜
作為柔性電子器件的基礎(chǔ)材料，柔性導(dǎo)電薄膜在光電器件、電子/離子皮膚、可穿戴傳感器等領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注。經(jīng)過30年的不懈努力，研究者們在設(shè)計(jì)制備具有可彎曲性、可拉伸性的柔性導(dǎo)電薄膜方面取得了巨大成功，極大促進(jìn)了柔性光電子領(lǐng)域的發(fā)展。隨著科技的發(fā)展，人們在小型化和便攜性等方面對新一代智能柔性電子器件提出了更高要求。因此，設(shè)計(jì)開發(fā)能夠自由折疊-伸展的新型柔性導(dǎo)電薄膜材料，具有重要的科學(xué)意義和迫切的應(yīng)用需求。
近日，煙臺大學(xué)劉洪亮教授團(tuán)隊(duì)將導(dǎo)電離子液體1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽（[EMIm][NTf2]）浸潤具有平行聚乳酸（PLA）微結(jié)構(gòu)框架的多孔聚（偏二氟乙烯-co-六氟丙烯）（PVDF-HFP）納米纖維網(wǎng)絡(luò)，制備了一種能夠可逆的在面內(nèi)折疊-伸展的柔性導(dǎo)電薄膜。一方面，納米纖維網(wǎng)絡(luò)和液體分子之間的離子-偶極相互作用賦予聚合物膜超浸潤性，進(jìn)一步為復(fù)合薄膜可逆的面內(nèi)折疊-展開提供了毛細(xì)驅(qū)動力。另一方面，通過合理的微米尺度框架設(shè)計(jì)，可以增強(qiáng)薄膜的面內(nèi)折疊-展開程度。本工作為滿足新一代智能柔性電子器件的小型化和便攜性，提供了關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。
圖1.可逆面內(nèi)折疊-展開的柔性導(dǎo)電薄膜的設(shè)計(jì)。(a)通過靜電紡絲制備多孔PVDF-HFP納米纖維網(wǎng)絡(luò)。(b)通過3D打印在多孔PVDF-HFP納米纖維膜上引入微米PLA框架。(c)多尺度聚合物網(wǎng)絡(luò)超親[EMIm][NTf2]，形成均一穩(wěn)定的液膜，顯示出可逆的面內(nèi)折疊-伸展性能。
由于毛細(xì)效應(yīng)，PVDF-HFP網(wǎng)絡(luò)能夠維持一層穩(wěn)定的離子液體液膜，使制備的復(fù)合薄膜在宏觀上均勻且透明。
展開 西南交大楊維清教授等CRPS：水蒸發(fā)誘導(dǎo)分子間作用力實(shí)現(xiàn)納米褶皺聚合物薄膜合成
得益于納米褶皺結(jié)構(gòu)，傳感器在低壓力下展示出良好的輸出性能，與平面PDMS薄膜器件相比，基于納米褶皺PDMS薄膜的器件的靈敏度提升了64%，并表現(xiàn)出較快的響應(yīng)速度。最后，由于PDMS的天然粘附性，觸覺傳感器陣列可以自發(fā)粘附在人體皮膚上，并通過輸出電壓矩陣來識別手指移動路徑（T、E、N和G），將傳感器貼于手指關(guān)節(jié)上，可以監(jiān)測手指的彎曲狀態(tài)。該傳感器在表皮電子學(xué)和人機(jī)界面中表現(xiàn)出潛在應(yīng)用價(jià)值（圖4）。
圖4. PDMS納米褶皺薄膜應(yīng)用于自驅(qū)動傳感
綜上所述，研究人員通過將水蒸發(fā)引起的分子間作用力引入PDMS聚合反應(yīng)，提出了一種低成本、大面積納米褶皺PDMS薄膜的構(gòu)建策略，并且，該褶皺結(jié)構(gòu)在生物機(jī)械能收集以及自驅(qū)動觸覺傳感中表現(xiàn)出優(yōu)異性能。該研究有效解決了傳統(tǒng)褶皺制備方法的缺陷，同時(shí)為聚合物表面納米尺度圖案設(shè)計(jì)提供了新思路。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2021.100441
來源：X-MOL資訊
相關(guān)進(jìn)展
西南交大楊維清教授等Small：導(dǎo)電聚合物墨水——助力可穿戴儲能器件的大規(guī)模制造
西南交大楊維清教授團(tuán)隊(duì)利用靜電紡絲技術(shù)構(gòu)建了一種基于獨(dú)特豇豆結(jié)構(gòu)CPZNs的柔性自供電壓電傳感器
免責(zé)聲明：部分資料來源于網(wǎng)絡(luò)，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及分享，并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其真實(shí)性，也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如涉及侵權(quán)，請聯(lián)系我們及時(shí)修改或刪除。
展開 用于提高熱管理能力的高導(dǎo)熱且電絕緣的聚合物/氮化硼納米片納米復(fù)合薄膜
本文報(bào)告使用靜電紡絲，經(jīng)過簡單折疊和熱壓，制備出高導(dǎo)熱但電絕緣的熱塑性聚合物基BNNS納米復(fù)合薄膜，具有簡單性和適應(yīng)性以用于商業(yè)生產(chǎn)。聚偏二氟乙烯（PVDF）用作基體，BNNSs沿聚合物薄膜的面內(nèi)方向取向和相互連接，使PVDF / BNNS納米復(fù)合薄膜在33wt％BNNS負(fù)載量時(shí)具有超高的面內(nèi)導(dǎo)熱系數(shù)16.3 W/（m·K）。此外，納米復(fù)合膜具有比原始PVDF更好的電絕緣性能。通過實(shí)驗(yàn)和模擬，證明了這種納米復(fù)合薄膜在電源熱管理中的潛在應(yīng)用。
【圖文導(dǎo)讀】
圖1 PVDF / BNNS納米復(fù)合薄膜的制備方案
圖2 纖維和納米復(fù)合材料薄膜的微觀結(jié)構(gòu)或形態(tài)圖
a）PVDF纖維的SEM圖像;
具有20wt％（b）和33wt％（c）BNNS的納米復(fù)合纖維的SEM圖像;
（d，e）具有33wt％BNNS的納米復(fù)合纖維的TEM圖像，d）中的插圖是互連和線性排序的BNNS的模擬形態(tài)；
具有33wt％（f）和20wt％（g）BNNS的垂直折疊的納米復(fù)合纖維的SEM圖像;
具有33wt％BNNS的納米復(fù)合膜的SEM圖像（h）和照片（i）。
展開 Baughman：離子鍵和π共軛作用有序交聯(lián)的超強(qiáng)高導(dǎo)電可折疊的石墨烯薄膜
目前，提升宏觀石墨烯薄膜性能的策略主要分為優(yōu)化石墨烯納米片的品質(zhì)和石墨烯納米片層之間的有效交聯(lián)。第一種策略包括使用大尺寸的氧化石墨烯（Graphene oxide, GO）納米片，調(diào)控GO納米片的化學(xué)結(jié)構(gòu)等。雖然這些方法在一定程度上可以提升宏觀石墨烯薄膜的性能，但仍遠(yuǎn)低于單層石墨烯納米片。相比之下，第二種策略通過石墨烯片層之間的界面交聯(lián)作用，可以大幅提升宏觀石墨烯薄膜的性能。然而，界面交聯(lián)劑（如聚合物）的加入往往降低了宏觀石墨烯薄膜的電學(xué)性能。因此，高強(qiáng)高導(dǎo)電宏觀石墨烯復(fù)合薄膜的組裝仍然是該領(lǐng)域的研究難題。
圖1.有序交聯(lián)石墨烯薄膜的制備過程及結(jié)構(gòu)示意圖。
近日，北京航空航天大學(xué)的程群峰教授提出仿生構(gòu)筑界面交聯(lián)的策略，和美國德克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校的Ray H. Baughman教授合作，通過室溫離子鍵和π共軛作用有序交聯(lián)如圖1所示，仿生構(gòu)筑了高強(qiáng)高導(dǎo)電可折疊的宏觀石墨烯薄膜。該有序交聯(lián)石墨烯薄膜的拉伸強(qiáng)度和韌性分別達(dá)到821.2 MPa和20.2MJ/m3，為無交聯(lián)石墨烯薄膜的4和7.5倍（如圖2所示）。值得一提的是，該石墨烯薄膜的拉伸強(qiáng)度可以與成本較高的準(zhǔn)各項(xiàng)同性的商用碳纖維復(fù)合材料相媲美，并且韌性優(yōu)于后者。此外，這種有序界面交聯(lián)策略也可以有效提升石墨烯納米片的規(guī)整取向，從而使石墨烯薄膜的導(dǎo)電性能大幅提升，導(dǎo)電率達(dá)到415.8 S/cm，是無交聯(lián)石墨烯薄膜的1.9倍。此外，這種石墨烯薄膜具有優(yōu)異的電磁屏蔽性能，在0.3~12 GHz范圍電磁波段的屏蔽效能約為20 dB，優(yōu)于無交聯(lián)石墨烯薄膜（~14.2 dB）。將GO納米片的尺寸由4.4μm增大到25.1 μm時(shí)，得到的石墨烯薄膜的拉伸強(qiáng)度、韌性和導(dǎo)電率分別從821.2 MPa、20.2MJ/m3和415.8 S/cm增大到924.8MPa，31.4 MJ/m3和550.2S/cm。
展開 ：非對稱多層多孔聚合物薄膜的一步法制備及其藥物控釋應(yīng)用
多孔聚合物薄膜因具有輕質(zhì)、高比表面積、易加工和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)越性能，而被廣泛應(yīng)用于多個重要領(lǐng)域。隨著多孔聚合物材料的應(yīng)用場景日益前沿化，如何制備具有復(fù)雜三維孔洞形貌的多孔聚合物材料成為該領(lǐng)域研究者的新挑戰(zhàn)。其中具有有序/無序復(fù)合型非對稱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的多孔聚合物薄膜，由于其在膜分離等領(lǐng)域所獨(dú)有的應(yīng)用優(yōu)勢，獲得了越來越多的關(guān)注。到目前為止，這類多孔膜結(jié)構(gòu)所報(bào)道最多的制備方法是利用嵌段共聚物自組裝和相轉(zhuǎn)化方法相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)的。然而這一方法存在原料不易得、需多步執(zhí)行等限制，且無法通過制備過程的調(diào)控有效實(shí)現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)的可控設(shè)計(jì)。
近日，寧波大學(xué)孫巍團(tuán)隊(duì)提出一種新型非對稱多孔多層薄膜的制備方法，通過實(shí)施反相乳液-水滴模板（Ie-BF）法，利用反相乳液水滴和高濕度凝結(jié)水滴的協(xié)同模板化作用，在所制備的聚合物薄膜表面和本體層中實(shí)現(xiàn)同步致孔，一步法制備得到有序/無序非對稱結(jié)構(gòu)化的多層多孔Ie-BF薄膜，并利用其特殊的多孔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)藥物分子持續(xù)可控釋放的應(yīng)用目的。
圖1. 非對稱多層多孔Ie-BF薄膜的制備過程和實(shí)現(xiàn)藥物加載釋放的示意圖
研究團(tuán)隊(duì)通過對Ie-BF法實(shí)施過程中乳液配方、實(shí)施環(huán)境條件等實(shí)驗(yàn)條件的控制，成功構(gòu)建了由表面有序單層多孔陣列層和本體無序多層多孔基體層組成的非對稱結(jié)構(gòu)，并證實(shí)了高濕度凝結(jié)水滴和乳液水滴分別是表面層和本體層致孔的主要來源，且兩種致孔因素也分別參與到本體層和表面層的致孔過程，由此形成了一個高度動態(tài)可控的復(fù)雜多孔結(jié)構(gòu)制備過程。
展開 
北京化工大學(xué)耿建新教授團(tuán)隊(duì)《ACS Nano》：冰模板法制備二維共軛聚合物薄膜及厚度無影響的柔性超級電容性能
將片層制成穩(wěn)定的分散液，通過抽濾的方法制備了WO3@PEDOT薄膜，并以此為電極組裝了Swagelok超級電容器及軟包超級電容器，該器件表現(xiàn)出出色的電容性能及柔性儲能性能，其功率密度增大的同時(shí)能量密度幾乎保持不變。
圖4. (a) PEDOT和WO3@PEDOT薄膜的制備示意圖以及WO3@PEDOT薄膜在延伸和彎曲狀態(tài)下拍攝的照片。(b) 使用PEDOT和WO3@ PEDOT薄膜(0.25 mm)制備的超級電容器的恒電流充放電曲線。(c) 用WO3@PEDOT薄膜(0.25 mm)制備的軟包超級電容器在彎折和平坦?fàn)顟B(tài)下的比電容變化。(d) 采用WO3@PEDOT薄膜制備的一系列超級電容器的Ragone圖，以及與文獻(xiàn)中分別基于PEDOT（藍(lán)色）、石墨烯及碳納米管（綠色）、金屬氧化物（黑色）超級電容器數(shù)據(jù)的對比。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c01459
相關(guān)進(jìn)展
李永舫院士、張志國教授特約專論：基于苯并三氮唑的二維共軛聚合物給體材料在高性能聚合物太陽電池中的應(yīng)用
德累斯頓工業(yè)大學(xué)馮新亮教授課題組在碳碳共軛的二維有機(jī)聚合物上取得新進(jìn)展
南方科技大學(xué)化學(xué)系何鳳課題組在全二維共軛側(cè)鏈氯取代聚合物太陽能電池給體材料方面取得系列進(jìn)展
高分子科技原創(chuàng)文章。
展開 同濟(jì)大學(xué)路慶華、陸學(xué)民團(tuán)隊(duì)提出聚合物薄膜中螺旋結(jié)構(gòu)可控構(gòu)筑及手性光學(xué)材料制備新方法
在固態(tài)狀態(tài)中，特別是薄膜形式，手性分子的組裝或螺旋結(jié)構(gòu)的形成更加具有實(shí)用價(jià)值，比如負(fù)介電薄膜、吸波材料、隱形材料以及手性光學(xué)材料等。
基于以上背景，同濟(jì)大學(xué)化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院路慶華教授、陸學(xué)民研究員團(tuán)隊(duì)，利用嵌段共聚物熱退火過程發(fā)生微相分離的特征，提出“手性小分子誘導(dǎo)聚物手性組裝策略”，不僅實(shí)現(xiàn)了分子尺度的手性轉(zhuǎn)移，而且在納米尺度上形成手性螺旋結(jié)構(gòu)，通過精細(xì)調(diào)控嵌段共聚物的分子量以及小分子誘導(dǎo)劑結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)了嵌段共聚物薄膜中螺旋尺寸、旋轉(zhuǎn)方向、螺距尺寸和螺旋股數(shù)（單股、雙股和多股）的精準(zhǔn)調(diào)控。這種手性薄膜不僅表現(xiàn)出清晰的手性光學(xué)特性，而且還具有誘導(dǎo)非手性發(fā)光分子進(jìn)行手性發(fā)光的能力，這為手性功能薄膜的制備和手性材料的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
這一成果近期發(fā)表在《Angew Chem Int Ed》上，同濟(jì)大學(xué)路慶華教授和陸學(xué)民研究員為論文的共同通訊作者，陸學(xué)民研究員為論文的第一作者。該研究工作得到國家自然科學(xué)基金、上海市基礎(chǔ)重點(diǎn)項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201809676
來源：同濟(jì)大學(xué)新聞網(wǎng)
展開 浙理工左彪、王新平教授與普林斯頓Priestley教授 ACS Nano: 通過調(diào)控分子相互作用和聚集態(tài)構(gòu)建高熱穩(wěn)定性聚合物薄膜
然而，利用該法制備超高密度聚合物分子刷還需滿足以下條件：
（1）超高的引發(fā)劑密度、
（2）高引發(fā)效率和速率（保證高密度活性位點(diǎn)和快速引發(fā)）；
（3）緩慢鏈增長和
（4）無鏈終止反應(yīng)（保證分子鏈勻速增長）；
（5）良溶劑為聚合介質(zhì)（確保分子鏈在溶劑中自由伸展，減小團(tuán)聚或凝聚傾向）。
針對上述條件，浙理工-普林斯頓合作團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了具有22個碳原子的末端為超高引發(fā)活性汴溴基團(tuán)，另一端為三氯硅烷的引發(fā)劑分子：22-（三氯硅烷基）二十二碳基 -2-溴 -2-苯基乙酸酯（TDBPA）。將TDBPA固定在硅表面形成結(jié)晶自組裝單分子層；以甲苯為溶劑，利用表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（Si-ATRP）在硅表面制備得到了σ高達(dá)1.23 nm2/chain 的聚苯乙烯（PS）分子刷。該σ值接近PS理論接枝密度（1.45 nm2/chain），是目前合成得到的最高接枝密度的非晶分子刷薄膜。該分子刷薄膜具有高的Tg和低的β值；7 nm厚度分子刷的Tg比相應(yīng)旋涂膜Tg高約75 ℃，β值減小約90 %，熱穩(wěn)定性顯著增強(qiáng)。掠入射X-射線散射顯示，分子刷薄膜內(nèi)PS鏈段平行排列，相鄰鏈上的苯環(huán)有序堆疊形成π – π相互作用；苯環(huán)之間間距減小了4 %，分子間相互作用增強(qiáng)（圖1）。
圖1. （a）超高接枝密度PS薄膜和旋涂膜的掠入射X射線散射圖譜；（b）超高密度PS分子刷薄膜的微結(jié)構(gòu)模型。
該工作進(jìn)一步說明調(diào)控聚集態(tài)和相互作用是改變聚合物物理性質(zhì)的有效方法。上述結(jié)果以“Ultrastable Glassy Polymer Films with an Ultradense Brush Morphology”為題，發(fā)表于ACS Nano上。
展開 《先進(jìn)功能材料》使用模板來指導(dǎo)自折疊3-D結(jié)構(gòu)的新方法
小朋友們拿到紙和筆，會很自然的畫出一些很有想象力的畫。熱縮片（Shrinky Dinks ）是一種神奇的畫布。當(dāng)小朋友們在熱縮片（Shrinky Dinks ）上作畫，再把這些畫放在烤箱里烘烤之后，會發(fā)生神奇的現(xiàn)象：這些畫會收縮變小。因?yàn)檫@種熱致收縮效應(yīng)，熱縮片（Shrinky Dinks ）深受小朋友們喜歡。
雖然把畫變小看起來很神奇，但其畢竟還是平面的作品。能不能把一個平面的畫變成立體的作品呢？
最近北卡州立大學(xué)朱勇課題組開發(fā)了一種非常簡單的方法，可以把二維的熱縮片（Shrinky Dinks ）轉(zhuǎn)變成三維結(jié)構(gòu)。他們把事先裁好的紙板按照一定的規(guī)則粘到熱縮片（Shrinky Dinks ） 上。當(dāng)這些粘有紙板的熱縮片（Shrinky Dinks ）被加熱時(shí)，會轉(zhuǎn)變成預(yù)想的三維結(jié)構(gòu)。
這種從二維到三維的轉(zhuǎn)變是通過改變局部的高斯曲率實(shí)現(xiàn)的。高斯曲率既反映了面內(nèi)的距離／角度，也可以決定曲面在三維世界的形狀。平面的高斯曲率是0，三角形內(nèi)角和180度；球面的高斯曲率大于零，三角形內(nèi)角和大于180度；馬鞍面高斯曲率小于0，三角形內(nèi)角和小于180度。
原始的熱縮片（Shrinky Dinks ） 在收縮時(shí)，因其收縮是均勻的，高斯曲率并不改變，收縮完依然是平面。當(dāng)ShrinkyDinks被貼上紙板時(shí)，局部的收縮受到限制（紙板不能收縮）。這種不均勻的收縮會改變曲面的高斯曲率，從而導(dǎo)致熱縮片（Shrinky Dinks ）轉(zhuǎn)變成一個三維曲面。值得注意的是，這種轉(zhuǎn)變可以通過紙片的排列方式來控制。這里，紙片的排列遵循折紙（origami／kirigami）的規(guī)則，因此變形可以通過折痕來控制。
用這種方法，他們可以得到簡單的椎體，柱體，也可以得到一些復(fù)雜的三維陣列。
全文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/
展開 