聚合物膠體晶體陣列的制備及應(yīng)用.pdf

1、聚合物膠體晶體陣列(PolymerizedColloidalCrystalArray，PCCA)是一類由納米、亞微米級的單分散膠體粒子在一維、二維或三維空間形成的周期排列結(jié)構(gòu)，并通過原位化學聚合水凝膠的方法將之鎖定而形成的穩(wěn)定有序體。基于傳統(tǒng)半導(dǎo)體和新型光子晶體材料的夯實理論基礎(chǔ)、在結(jié)構(gòu)和材料方面所具備的特殊性質(zhì)以及制備方法/技術(shù)的不斷成熟和多樣化，PCCA自上世紀末被提出以來在多功能的物理、化學和生物信號傳感器方面研究廣泛深入、發(fā)展迅

2、速。本文的工作圍繞PCCA的制備和應(yīng)用這一主題展開，闡述了以二氧化硅或表面改性的二氧化硅膠體粒子、采用非密堆積和密堆積兩種方法構(gòu)筑模板，以親水材料為基質(zhì)制備光子晶體水凝膠并用于彩色隱形眼鏡的開發(fā)，以功能性水凝膠為基質(zhì)并結(jié)合導(dǎo)電聚合物、生物酶，制備光子晶體結(jié)構(gòu)導(dǎo)電水凝膠，并用于葡萄糖傳感器的構(gòu)建。
　　 本論文的具體工作展開如下:
　　 (1)基于非密堆積膠體晶體陣列的形成原理，依靠膠體粒子之間的靜電斥力，在非離子型聚合物

3、單體與交聯(lián)劑的混合物中自組裝成有序結(jié)構(gòu)，采用不同性質(zhì)的水凝膠材料制備PCCA。探討前聚體的配比和反應(yīng)條件對于反射峰的影響;結(jié)合二次聚合方法，制備了非密堆積結(jié)構(gòu)的、對外場響應(yīng)靈敏的離子型水凝膠;進行模板粒子的表面修飾后，有效地優(yōu)化了模板物理性質(zhì)，擴大了可用水凝膠的范圍。
　　 (2)基于溶劑揮發(fā)沉積法制備密堆積模板，開發(fā)了以聚甲基丙烯酸羥乙酯(PHEMA)水凝膠為本體的結(jié)構(gòu)色隱形眼鏡。通過控制膠體粒子濃度、模具每孔的投料量、揮發(fā)沉