智能材料(smart materials)是一种新型功能材料,是指在外界环境刺激(如电场、磁场、光、压力、温度、酸碱度、葡萄糖、氧化还原剂、气体、湿度等)下能够作出响应,使材料的物理性质或者化学性质发生一定的转变,如表面浸润性的变化、超分子科学中的组装与解组装,材料科学中的溶胀与收缩、药物的可控装载和释放等行为。功能协同系统是将或两种以上的智能材料或智能表面组装在一起形成智能器件,在外界环境的刺激下,智能器件能够完成一定的复杂有序的运动。这一研究已经引起了广大科研工作者的关注,并在纳米科学,微流体操控,可控油水分离等方面有着重要的应用。为了进一步推动了功能协同器件这一概念的发展,同时也为实现多种智能材料的多种功能的集成和协同,本论文设计并发展了三种制备纳米智能器件的新方法,通过所制备的纳米智能器件,我们将其分别用于小分子在油／水／油三相间的智能传输、水下磁场控制的油污的高效定向清除以及油／水／油三相体系中的可控连续分离三个方面。主要工作如下所述：(1)温度响应性智能器件的制备及其在小分子定向传输方面的应用研究。以多孔的泡沫镍为基底,我们结合H202响应性质的Pt丝表面和SI-ATRP接枝温敏性的PAIPAAm的方法制备了具有温度刺激响应性质的可下潜上浮的功能协同器件。当温度由高于LCST调制低于LCST时,器件表面由超疏水状态转变成亲水状态实现下潜过程。当重新升高温度至LCST以上并在体系中注入3ml的H2O2,H2O2溶液被迅速的分解同时生成大量的O2,从而使得智能器件上浮至水面。更重要的是,在温度的调控下,该器件能够在由水层分隔的两种油相之间实现有机小分子的定向传输,从而提高了智能器件的应用价值。(2)制备磁场响应性质的功能集成器件,完成高效的水下油水分离过程。我们结合温和的无电电化学沉积技术、十二硫醇自组装单层膜技术以及磁场响应性质基底,制备了这一水下磁场控制的功能集成器件。在外加磁场的诱导下,该器件能够对水下、水面的油污进行连续的高效收集,并进一步对这一器件的水下油水分离效率进行了研究,结果表明,集成的效率高达90%以上,为靶向的水下油污的高效清除方面的应用提供了重要的数据支持。(3)制备具有pH应激性质的智能器件,实现油／水／油三相的连续分离过程。通过构筑微纳米粗糙表面并结合修饰功能分子(含有羧基和甲基的混合硫醇)的方法制备了具有pH应激性质的智能器件。通过调节溶液的pH值(酸性到碱性),智能器件的表面的浸润性会由超疏水转变成超亲水。进一步,我们研究了智能器件表面在空气中的超疏水／亲油的性质,而在碱性条件下的亲水/水下疏油的性质。同时利用智能器件这一pH应激的特性,我们将其用于空气相和水下的油水分离。在没有外界刺激的条件下,智能器件能够高效的完成油/水/油三相的连续分离与收集。