聚合膠體晶體陣列中微凝膠與水凝膠基質(zhì)的相互作用及圖案化的研究.pdf

1、我們通過(guò)自由基沉淀聚合制備了單分散的、表面帶有少量負(fù)電荷的P(NIPAM-AAc)微凝膠。微凝膠通過(guò)自組裝可以形成高度有序的膠體晶體陣列(colloidal crystal array，CCA)，將CCA嵌入在聚丙烯酰胺(PAAm)水凝膠基質(zhì)中制備了聚合膠體晶體陣列(Polymerized crystalline colloidal array，PCCA)薄膜。PCCA由于具有明顯的光學(xué)衍射現(xiàn)象，在傳感器和光學(xué)材料方面有很好的應(yīng)用前景。

2、但是對(duì)PCCA復(fù)合水凝膠薄膜中包埋微凝膠與水凝膠基質(zhì)之間的相互作用的研究卻很少。
　　 在第一個(gè)課題中，我們以Bragg衍射作為研究手段，研究了PCCA復(fù)合水凝膠薄膜中包埋微凝膠與水凝膠之間的相互作用。衍射峰的強(qiáng)度和位置隨著溫度的變化而變化，據(jù)此可以推導(dǎo)出微凝膠與水凝膠之間的相互作用。我們的研究表明，非溫敏的、親水性PAAm水凝膠會(huì)顯著影響溫敏性P(NIPAM-AAc)微凝膠的體積相轉(zhuǎn)變。與自由分散在溶液中的微凝膠相比，包埋狀態(tài)

3、的微凝膠在相轉(zhuǎn)變前后體積變化很小。另外，微凝膠隨溫度的溶脹/收縮行為引起周?chē)z基質(zhì)的溶脹/收縮，這表明在兩者之間存在著復(fù)雜的相互作用。微凝膠隨溫度的溶脹/收縮是快速的，而水凝膠基質(zhì)則相對(duì)較慢。水凝膠的強(qiáng)度會(huì)影響微凝膠與水凝膠基質(zhì)的相互作用。隨著水凝膠強(qiáng)度的增加，水凝膠對(duì)微凝膠的影響更加明顯，而與之相反，微凝膠對(duì)水凝膠的影響則變?nèi)?。在這一章的最后，我們還研究了PCCA膜的pH和葡萄糖響應(yīng)，在其動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)中，我們發(fā)現(xiàn)與PCCA膜的快速響

4、應(yīng)有所不同，PCCA膜的pH和葡萄糖響應(yīng)相對(duì)較慢，這可能是由擴(kuò)散控制的。
　　 我們課題組對(duì)PCCA膜在葡萄糖和離子傳感器方面的應(yīng)用有諸多研究，而對(duì)其在光學(xué)材料方面卻研究甚少。在第二個(gè)課題中，我們提出利用PCCA膜結(jié)構(gòu)色的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)掩膜制備具有不同圖案的水凝膠薄膜。在圖案化過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)光引發(fā)時(shí)間、水凝膠基質(zhì)組成和基底的選擇等因素都會(huì)影響圖案的分辨率及圖案與背景的對(duì)比度。通過(guò)對(duì)條件的優(yōu)化，我們制備的圖案化的PCCA薄膜在低溫下