臺灣陽明交通大學(xué)應(yīng)用化學(xué)系陳俊太實(shí)驗(yàn)室提出一種利用表面起始原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(SI-ATRP)技術(shù)將熱響應(yīng)性聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)高分子刷附著于陽極氧化鋁(AAO)模板孔洞中的智能膜。這種溫控智能膜顯示出可逆的表面親疏水性變化，使其能夠控制離子導(dǎo)電性并具有染料釋放能力。
在過去幾十年中，響應(yīng)性高分子材料引起廣泛研究。其中常見的刺激源如pH值、光、機(jī)械力和溫度可以應(yīng)用于不同的響應(yīng)性高分子材料，并直接影響其結(jié)構(gòu)、顏色和形態(tài)。此外，表面修飾的響應(yīng)性高分子納米材料在各個(gè)研究領(lǐng)域亦引起了越來越多的關(guān)注。表面修飾最常用的方法之一是表面引發(fā)控制自由基聚合(Surface-initiated controlled radical polymerization, SI-CRP)，包含表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(Surface-initiated atom transfer radical polymerization, SI-ATRP)和表面引發(fā)可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合(Surface-initiated reversible addition-fragmentation chain-transfer polymerization, SI-RAFT)，這些技術(shù)已被應(yīng)用于不同的基底上，如納米顆粒、平面基底、纖維和多孔材料。此外，SI-CRP技術(shù)可用于將聚合物刷層接枝到納米通道上，形成具有門控功能的響應(yīng)性智能膜。通過不同的刺激，可以改變智能膜的表面親水性和孔隙大小等等，從而實(shí)現(xiàn)對膜的滲透性和選擇性的調(diào)控。這些響應(yīng)性智能膜可應(yīng)用于離子滲透控制和染料釋放等不同領(lǐng)域。 臺灣陽明交通大學(xué)應(yīng)用化學(xué)系陳俊太實(shí)驗(yàn)室展示了利用熱響應(yīng)性聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)聚合物分子刷改質(zhì)的陽極氧化鋁(Anodic aluminium oxide, AAO)納米通道中的離子滲透性和導(dǎo)電性控制。通過表面起始原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(SI-ATRP)，PNIPAM聚合物分子刷成功地被接枝到AAO模板的六角密排圓柱狀納米孔道上。由于PNIPAM聚合物分子刷的最低共溶溫度(Lower critical solution temperature, LCST)行為，膜的表面親水性被可逆地改變。通過電化學(xué)阻抗光譜(Electrochemical impedance spectroscopy, EIS)分析，AAO-g-PNIPAM膜的溫控行為在較高溫度下可表現(xiàn)出比純AAO膜更大的阻抗變化，主要原因是來自于接枝PNIPAM聚合物鏈的聚集使AAO表面更疏水，而且還可以反復(fù)地控制。此外，染料釋放測試也證明了由于聚合物鏈的伸展和折迭狀態(tài)引起的可逆表面性質(zhì)。 此種溫控和離子控制的納米多孔膜適用于未來的智能膜應(yīng)用，包含納米感測器或生醫(yī)工程研等。 論文信息 Smart Temperature-Gating and Ion Conductivity Control of Grafted Anodic Aluminum Oxide Membranes Min-Jie Lee, Yi-Fan Chen, Lin-Ruei Lee, Yu-Liang Lin, Sheng Zheng, Ming-Hsuan Chang, Jiun-Tai Chen Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202301012
