基于非平衡現(xiàn)象的聚合物梯度結(jié)構(gòu)的自組織制備.pdf

1、文中利用熱力學(xué)非平衡現(xiàn)象，通過對開放系中的聚合物共混溶液體系干燥過程的熱力學(xué)狀態(tài)的調(diào)控，從環(huán)境引入一個(gè)足夠大的負(fù)熵流而引發(fā)系內(nèi)耗散并自發(fā)派生物質(zhì)移動(dòng)，使其向有序轉(zhuǎn)化并自組織形成有序的梯度相分離結(jié)構(gòu)。
　　根據(jù)耗散結(jié)構(gòu)理論自行設(shè)計(jì)并制作梯度蒸發(fā)皿，通過持續(xù)向其底部提供能量，保持溫度Tb恒定，同時(shí)控制共混溶液表面溶劑蒸發(fā)率，保持液面溫度Ts恒定，而引入一個(gè)負(fù)熵流，實(shí)現(xiàn)對開放系熱力學(xué)非平衡裝置的調(diào)控。
　　將聚乳酸(PLA)/聚氧

2、化乙烯(PEO)/三氯甲烷共混溶液體系置于遠(yuǎn)離熱力學(xué)平衡狀態(tài)的開放系中干燥，在共混膜PLA/PEO內(nèi)部自組織構(gòu)筑了垂直于自由面的梯度相分離結(jié)構(gòu)。通過偏光顯微鏡（POM）和傅里葉變換紅外光譜技術(shù)對共混膜進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。結(jié)果表明：熱力學(xué)非平衡狀態(tài)下，共混膜內(nèi)部自組織形成了梯度結(jié)構(gòu)；隨體系遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)，PLA富集在能量流出的空氣側(cè)，PEO則富集在能量流入的基板側(cè)，膜的組成在能量流動(dòng)方向形成梯度分布，并隨體系遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)呈增大的趨勢，而熱力學(xué)平衡

3、狀態(tài)是影響梯度結(jié)構(gòu)形成的主要因素。
　　而聚苯乙烯(PS)/聚苯胺(PANI)/N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)共混溶液體系在熱力學(xué)非平衡條件下，通過控制非平衡狀態(tài)有選擇的制備了海-島型（island-sea type）、梯度型（gradient type）和階躍型（step type）PANI/PS共混膜。POM、FTIR分析表明：在PANI/PS/NMP共混溶液的干燥過程中，PANI富集在空氣側(cè)，PS則富集在玻璃基板側(cè)，在能量

4、移動(dòng)方向自組織形成梯度相分離結(jié)構(gòu)。導(dǎo)電原子力顯微鏡（AFM）和共混膜表面導(dǎo)電率測定結(jié)果表明：在梯度相分離結(jié)構(gòu)的PANI/PS共混膜中，PANI大量富集的空氣側(cè)顯示出高導(dǎo)電性，且PANI及其所顯示的高導(dǎo)電性自空氣側(cè)向試樣內(nèi)連續(xù)減小并逐漸過渡到另一種材料（PS）和性能（高絕緣性）。在PANI/PS梯度結(jié)構(gòu)內(nèi)部，PANI從大量富集的空氣側(cè)向膜內(nèi)連續(xù)而逐漸減少形成PANI的微纖結(jié)構(gòu)直至分子鏈的形態(tài)并伸展至PS的基體中被PS相所包絡(luò)，顯示出PAN