【摘 要】
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纤维素纳米晶(CNCs)是由纤维素原料经酸水解制备而得。CNCs具有独特的蒸发诱导自组装(EISA)特性,能形成具有手性向列相结构的一维光子晶体,而其重要功能应用都是基于该组装特性。利用CNCs的组装特性及其模板作用可得到诸多的功能性材料,当前已经应用在手性催化、防伪、湿度和光学感应等领域。本论文以纳米纤维素的复合组装及模板作用为基础,构建了对水具有颜色/驱动双响应的功能薄膜。一、Latex/GO
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纤维素纳米晶(CNCs)是由纤维素原料经酸水解制备而得。CNCs具有独特的蒸发诱导自组装(EISA)特性,能形成具有手性向列相结构的一维光子晶体,而其重要功能应用都是基于该组装特性。利用CNCs的组装特性及其模板作用可得到诸多的功能性材料,当前已经应用在手性催化、防伪、湿度和光学感应等领域。本论文以纳米纤维素的复合组装及模板作用为基础,构建了对水具有颜色/驱动双响应的功能薄膜。一、Latex/GO/CNCs(LGC)手性向列相结构三元复合薄膜的制备与结构表征。对Latex/GO/CNCs三者混合的水分散体进行蒸发、诱导三者共组装制备了LGC三元复合膜。通过一系列的表征证明,该三元薄膜具有不对称的手性向列相结构。由于CNCs的蒸发自组装特性,导致三元复合薄膜具有手性向列相结构;由于重力作用与熵效应,在蒸发过程中GO在上层与下层呈现不对称分布。同时GO的掺杂也诱导手性向列相结构的螺距呈现从上到下的梯度变化。二、具有双响应的Latex/GO二元复合膜(LG)的制备与性能研究。在获得LGC复合薄膜的基础上,对其进行碱处理,除去其中的CNCs模板。研究表明,干燥以后的LG薄膜,其手性向列相结构、GO的不对称分布得以保持。薄膜的上下两面的结构与光学性质明显不同,薄膜的柔韧性也极大提高。由于LG薄膜在上下层具有不同的润湿性,导致对水的膨胀程度不同,螺距也同时发生变化,从而发生颜色/驱动的同步响应。三、通过环氧树脂(ER)、GO、CNCs的蒸发复合组装及碱处理的方法制备了ER/GO(EG)复合薄膜。与LGC体系不同的是,CEG体系中可以加入较大量的GO。最终得到的EG薄膜除了具有类似的颜色变化与驱动响应行为以外,研究也发现随着GO的增加,其驱动响应行为会逐渐消失。然而当加入与LGC体系相当量的GO时,EG薄膜对水可以呈现大尺度响应,弯曲成较为复杂的螺旋状结构。
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