開(kāi)發(fā)了獲得雙向蒸氣刺激響應(yīng)膜的一步法策略。即通過(guò)巰基-烯烴點(diǎn)擊聚合并且結(jié)合基底選擇性誘導(dǎo)作用，可以獲得兩種“上層致密，下層多孔”非對(duì)稱(chēng)膜，這兩種膜各自都會(huì)對(duì)水蒸氣/丙酮蒸氣具有刺激響應(yīng)彎曲的能力，且在同種刺激因素下刺激反應(yīng)方向正好相反。
聚合物促動(dòng)器，巰基-烯烴點(diǎn)擊聚合，基底誘導(dǎo)，一步法
蒸氣型刺激響應(yīng)膜作為智能材料的一種，要求其對(duì)于刺激環(huán)境具有快速響應(yīng)敏感性以及良好的機(jī)械強(qiáng)度來(lái)保證其耐用性。傳統(tǒng)刺激響應(yīng)膜的研究中發(fā)現(xiàn)，如果整個(gè)膜都是致密的結(jié)構(gòu)，其刺激響應(yīng)速度緩慢，有的甚至響應(yīng)時(shí)間達(dá)到分鐘級(jí)別；而如果將整個(gè)膜都制成孔結(jié)構(gòu)，其吸收或者釋放刺激響應(yīng)蒸氣的速度和靈敏度就會(huì)大大加強(qiáng)，但是其機(jī)械強(qiáng)度會(huì)隨著孔度的增加而下降，使得膜變得脆弱易碎，如何實(shí)現(xiàn)刺激響應(yīng)速度和機(jī)械強(qiáng)度的平衡是亟待解決的問(wèn)題；另外，膜材料對(duì)于復(fù)雜環(huán)境刺激下的靈活且可控的形變也是其是否能被廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。
最近，吉林大學(xué)超分子結(jié)構(gòu)與材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張?jiān)綕n題組針對(duì)以上兩個(gè)問(wèn)題開(kāi)發(fā)了一步法巰基-烯烴點(diǎn)擊聚合構(gòu)建“上層致密，下層多孔”非對(duì)稱(chēng)膜材料的新方法，所獲得的兩種雙向水蒸氣/丙酮蒸氣刺激響應(yīng)膜在提高響應(yīng)速度的同時(shí)具有較高的機(jī)械強(qiáng)度；另外，結(jié)合基底選擇性誘導(dǎo)作用，實(shí)現(xiàn)了在同種刺激因素下響應(yīng)彎曲方向正好彼此相反的雙向刺激響應(yīng)膜的合成，體現(xiàn)了響應(yīng)形變的靈活可控性。由于經(jīng)過(guò)等離子體處理和未經(jīng)處理的PP基底分別具有親水和疏水性質(zhì)，二者對(duì)于巰基-烯烴點(diǎn)擊聚合中的親水結(jié)構(gòu)單元和疏水結(jié)構(gòu)單元分別具有選擇性誘導(dǎo)向下的作用，從而實(shí)現(xiàn)不同性質(zhì)的聚合物結(jié)構(gòu)在膜橫截面上的梯度分布。因此當(dāng)疏水性烯烴單體與巰基單體進(jìn)行聚合反應(yīng)時(shí)，結(jié)合疏水基底可以獲得具有丙酮蒸氣刺激響應(yīng)的單向彎曲膜；當(dāng)親水性烯烴單體與巰基單體進(jìn)行聚合反應(yīng)時(shí)，結(jié)合親水基底得到的是具有水蒸氣刺激響應(yīng)的單向彎曲膜；當(dāng)親水性烯烴單體與疏水性烯烴單體同時(shí)存在，通過(guò)調(diào)節(jié)二者的相對(duì)比例以及搭配結(jié)合不同親疏水性質(zhì)的基底，可以獲得兩種雙向水蒸氣/丙酮蒸氣刺激響應(yīng)膜，且這兩種膜在同種刺激源下彎曲方向正好相反。該研究為多功能刺激響應(yīng)非對(duì)稱(chēng)膜的簡(jiǎn)易制備提供了一種新思路。
相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Macromolecular Rapid Communication (DOI: 10.1002/marc.202000456)上，文章作者為Yanjiao Song, Jianghua He, and Yuetao Zhang*。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/marc.202000456
