【摘 要】
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近年来,因为高分子材料相对于传统的金属及无机非金属材料而言具有十分优良的性能,例如较高的强度,更好的耐腐蚀性能、稳定性等,因此被大量应用于人们的日常生产生活当中。其中,刺激响应性高分子材料便是极具代表性的一种。这种类型的高分子材料在受到例如温度、pH、光照、湿度等外界环境的刺激时可以产生独特的响应性行为,例如体积、温度、形状、颜色、导电率等物理或者化学性质的变化,从而被广泛应用于生物医疗、传感检测
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近年来,因为高分子材料相对于传统的金属及无机非金属材料而言具有十分优良的性能,例如较高的强度,更好的耐腐蚀性能、稳定性等,因此被大量应用于人们的日常生产生活当中。其中,刺激响应性高分子材料便是极具代表性的一种。这种类型的高分子材料在受到例如温度、pH、光照、湿度等外界环境的刺激时可以产生独特的响应性行为,例如体积、温度、形状、颜色、导电率等物理或者化学性质的变化,从而被广泛应用于生物医疗、传感检测、催化等领域。而在这其中,光响应高分子占据了十分重要的地位。相对于其他的环境刺激而言,光能具有清洁、安全、储量丰富等优点。光响应高分子材料可以通过光照实现远程操控与精确控制,同时不需要改变该高分子材料所处的物理或者化学环境。此外,实时控制、强度与波长等参数可调等特点拓展了其在诸多领域的应用前景。在本论文中,我们开展了基于光响应性高分子材料在防伪以及微量液体操控领域的应用研究,其主要的研究内容包含以下两个部分:1.我们合成了一种含有偶氮苯的聚己内酯(azo-PCL)材料,这种高分子材料的薄膜可以在光照下实现透明度的可逆转变。在紫外光照下,材料中的偶氮苯基团可以实现光致顺反异构,同时高分子的结晶度发生改变,由半晶型高分子转变为无定形结构,并呈现一种由高弹态到粘流态的变化。这种材料在紫外光照下发生变化的机理是基于材料温度的升高和自身熔点的下降的协同作用。我们利用这种材料的性质将其应用于信息隐藏和防伪标签。Azo-PCL具有合成方法简单,响应速度快,重复性好等特点,在防伪等领域有着良好的应用前景。2.我们利用静电喷雾法大规模制备了饼状微米结构的高分子微米泵,该微米泵主要由光刻胶和表面活性剂构成,能够在光照刺激下实现对周围液体的操控。当使用不同强度的光照射微米泵时,微米泵产生的溶质浮力和热浮力相互竞争,使其周围的液体呈现不同的泵送行为(向外,静止或者向内)。值得注意的是当使用高强度的光照射微米泵时,可以观察到微米泵周围的液体存在一种独特的类似心跳的震荡行为。我们通过对微米泵施加不同情况的光照,可以实现对微米泵周围的液体精确的操控和搅拌。这种微米结构在微量液体混合方面具有良好的应用前景。
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