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聚合诱导自组装 (PISA) 使功能块共聚物纳米粒子具有各种形态学的可扩展合成。
在谢菲尔德,可以利用这种多用途技术生产所谓的"高χ-低N"二块共聚物,在固态下进行纳米级相分离,以产生低于10纳米的表面特征。
通过改变稳定器和核心成型块的聚合程度,PISA 可快速访问各种分块共聚物,并能够确定基本热力学参数。此外,在 PISA 期间发生的固态稳定纳米粒子内对共聚物链的预先组织,与使用溶液铸造分子溶解的聚合物链实现的相分离相比,可增强相分离。
有序的聚合物材料具有周期性领域,其特征长度小于 10 nm,是适合各种应用的有吸引力的脚手架。例如,用于光刻的纳米结构蚀刻面膜可访问更高的域密度,从而提高微芯片技术的性能,微孔聚合物膜通过纳米过滤提供了相当大的净水潜力。
然而,自上而下的石版画方法,如使用极短的紫外线波长,在瞄准低于20纳米的图案时,变得越来越耗能。原则上,块聚合物自组装提供了一条坚固的途径,可以获得具有适当机械特性和化学功能的周期性纳米结构,这些结构可以使用自下而上的方法作为图案或纳米孔材料的模板。
显然,要产生较小的领域,需要较短的分块共聚物链,但众所周知,分子重量较低的前体在固态下形成有序的纳米结构的倾向较低。这是因为微相分离要求弗洛里-哈金斯相互作用参数(χ)和聚合平均程度(N)的产品超过一定的最低值(即χN>10.5)。
幸运的是,这个问题可以通过设计具有足够高交互参数的二块共聚物来缓解:这导致了一种新型的所谓"高χ-低N"二块共聚物的出现。这些系统通常将包含异质原子(特别是硅或氟)的块组合在骨干中,侧链或最终组。
另外,还探索了商品聚合物的聚合后改造。然而,大多数高χ-低N块共聚物的文献示例需要多步骤合成和广泛纯化,以实现这种微相分离材料,使其成本效益低得多。此外,为准备散装材料或薄膜而进行后续加工通常需要大量使用不良挥发性有机化合物 (VOCs) 作为加工辅助工具。
聚合引起的自组装(PISA)被广泛认为是一种强大的平台技术,用于在极地或非极地介质中以固态稳定纳米粒子(通常是球体、蠕虫或囊泡)的形式合理设计广泛的块聚合物。10特别是,可逆的加碎链转移 (RAFT) 聚合利用乳液或分散聚合技术,使功能多样化的块性聚合物在环境良性溶剂(如水或低酒精)中高效合成。10a, 10g。
此外,在某些情况下,此类 PISA 配方通过连续单体添加实现一锅合成。
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