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微观材料一直是近年来的研究热点,无机/聚合物微观复合材料和高分子多孔膜以其优异的物理、化学性能,在生化、医药、工程等领域具有广阔的应用,而备受人们的青睐。然而微观技术中一关键问题,即微观材料有序性的控制,这仍是限制其发展的一个重要因素,具体在聚合物基微观复合材料的研究中表现为很难获得分散相在基体中排列有序的产品。因此,大多数聚合物基微观复合材料研究集中在无机纳米颗粒/聚合物复合材料的制备及性质研究。而对于如何获得排列有序的一维微观材料/聚合物复合材料鲜见报道。主要原因是一维微观材料的排列较纳米颗粒更困难。
本论文研究和发展了一种简单有效地制备Ni纤维束/聚合物微观复合材料和高分子多孔膜的新方法,制备了Ni/PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)复合材料和Ni/PS(聚苯乙烯)复合材料,以及PMMA多孔膜、PS多孔膜和PLGA(聚乳酸—聚乙醇酸共聚物)多孔膜。其中Ni纤维束直径约200nm,长度约60μm,长径比达300。Ni纤维束排列高度有序:Ni纤维束之间相互平行,但垂直于聚合物膜表面。去除Ni后,所得到的高分子多孔膜的孔排序亦同于Ni纤维束,呈相同的结构。主要内容总结如下:
1.选择适当的电极以及直流电压,以AAO(多孔阳极氧化铝)为模板,通过电沉积技术,制备出带有Ni支撑层的排列高度有序的金属Ni纤维束阵列,除去AAO后,以Ni纤维束阵列为模板,分别以MMA(甲基丙烯酸甲酯)单体、St(苯乙烯)单体在此模板中进行本体聚合,然后用Ni蚀刻剂去除Ni,通过对蚀刻时间的控制,得到了Ni/PMMA复合材料和PMMA多孔膜,以及Ni/PS复合材料和PS多孔膜。使用扫描电镜和透射电镜表征复合材料及高分子多孔膜的形貌,X—射线衍射表征复合材料中的金属成分,红外光谱表征高分子多孔膜的结构。对Ni/PMMA复合材料的磁性进行初步研究,结果显示此复合材料表现出良好的磁各向异性;对高分子多孔膜的透光性质及接触角进行研究,发现其具有不同于普通高分子膜的光学性质及表面性质。
2.采用上述方法,将MMA单体换为PLGA溶液,灌注于带有Ni支撑层的排列高度有序的金属Ni纤维束阵列中,待溶剂挥发完全后,用Ni蚀刻剂蚀刻Ni纤维束阵列,控制蚀刻时间,得到PLGA多孔膜。使用扫描电镜和透射电镜表征PLGA多孔膜的形貌,红外光谱表征PLGA多孔膜的结构。
总之,我们成功获得一种制备Ni/聚合物复合材料和高分子多孔膜的方法。此方法简单有效;重现性高;产品结构有序。由于过程对于组分的化学性质要求不高,AAO模板电化学沉积方法研究也表明除Ni纤维束外,还可以制备其他金属、氧化物纤维束。因此,希望可以将此方法推广到其他聚合物基或无机物纤维束复合材料的制备。