80电影天堂网,少妇高潮一区二区三区99,jαpαnesehd熟女熟妇伦,无码人妻精品一区二区蜜桃网站

搜索:  
浙理工王新平教授團(tuán)隊(duì) ACS Macro Lett.:聚苯乙烯吸附層的密度演化機(jī)理
2024-11-17  來源:高分子科技
關(guān)鍵詞:聚苯乙烯 吸附層 密度演變

  研究基底界面吸附層的結(jié)構(gòu)對(duì)于深入理解納米材料界面的物理化學(xué)行為具有重要意義。為光電材料和納米芯片等功能性薄膜的開發(fā)提供了新的視角。研究發(fā)現(xiàn)聚苯乙烯(PS)在二氧化硅基底上的吸附層具有兩種不同的結(jié)構(gòu),內(nèi)層為Flattened吸附層,外層為loosely吸附層。聚合物鏈在基底表面的吸附過程中,首先在內(nèi)層形成Flattened吸附鏈(Flattened adsorbed layer),隨后聚合物鏈在界面剩余空位上吸附形成較為松散的loosely吸附鏈(loosely adsorbed layer)。然而,當(dāng)聚合物與固體基底間存在較強(qiáng)的相互作用時(shí),理解Flattened吸附鏈在固體基底上的演變機(jī)制仍然面臨挑戰(zhàn)。因此,深入探究強(qiáng)相互作用下的吸附鏈結(jié)構(gòu)演變,對(duì)于推動(dòng)納米材料科學(xué)的進(jìn)步具有重要的科學(xué)意義和研究?jī)r(jià)值。


  浙江理工大學(xué)王新平教授團(tuán)隊(duì)制備了一系列苯基含量不低于75%的SiO2-Si基底,深入探究了在這些高苯基含量的改性SiO2-Si基底上聚苯乙烯(PS)吸附層的密度演變。研究發(fā)現(xiàn),在苯基含量達(dá)到75%及以上的基底上僅存在Flattened吸附層。隨著熱處理時(shí)間的延長(zhǎng),F(xiàn)lattened吸附層的厚度和密度均有均呈現(xiàn)出先增加后平衡的趨勢(shì)。當(dāng)達(dá)到吸附平衡時(shí),苯基含量≥75%的SiO2-Si基底上Flattened吸附層厚度達(dá)到了4.7 nm,密度為1.37 g/cm3(如Figure 1所示)。這些數(shù)值顯著高于純SiO2-Si基底上PS Flattened吸附層的厚度及密度。隨著改性基底表面苯基含量的增加,F(xiàn)lattened層達(dá)到吸附平衡所需的熱處理時(shí)間()也隨之增加,同時(shí)吸附速率降低。


Figure 1. (a) Thicknesses of the PS (Mw = 225 kDa) flattened layers (hflat) on PTS-75, PTS-85, and PTS-96 against the annealing time at 423 K. (b) The thickness hflat on PTS-96 against the annealing time at 423 K for PS with various molecular weights. (c) Density of the PS (Mw = 225 kDa) flattened layer on quartz crystals with ~96% phenyl content as a function of annealing time at 423 K obtained from QCM data.


  為了深入理解PS Flattened吸附鏈在高苯基含量的改性基底上的演化過程,通過使用氘標(biāo)記的聚苯乙烯(dPS)來區(qū)分基底表面和聚合物中的苯基,并利用界面敏感的和頻振動(dòng)光譜(Sum Frequency Generation,SFG)技術(shù)研究了基底上苯基與PS鏈上苯基之間的π-π相互作用在PS Flattened吸附鏈演化過程中的變化。結(jié)果表明,基底表面和PS鏈上產(chǎn)生界面π-π相互作用的苯基數(shù)量決定了Flattened層的密度、厚度和均勻取向。在達(dá)到吸附平衡的過程中,界面π-π相互作用位點(diǎn)增多且強(qiáng)度增加,導(dǎo)致基底上的接觸位點(diǎn)數(shù)量增加,并且可以抵消吸附過程中的鏈構(gòu)象熵?fù)p失,從而導(dǎo)致吸附鏈經(jīng)歷了一個(gè)“坍塌和折疊-壓縮”(“collapse and zip-down”)的過程,形成了更加緊密的吸附層結(jié)構(gòu)。類似于分子刷中“接枝密度”增加導(dǎo)致分子刷厚度增大。hflat和密度的增加主要是由于吸附鏈在垂直于基底方向的堆積密度增加。此外,改性基底表面苯基含量升高以及PS分子量增大均會(huì)抑制PS吸附鏈的運(yùn)動(dòng)能力,導(dǎo)致增大,吸附速率降低。相比于在純SiO2-Si基底上的PS Flattened吸附層,由于π-π相互作用促使PS分子鏈和苯基改性基底之間形成了更多的接觸位點(diǎn),高苯基含量的改性基底上PS Flattened吸附層更厚且更致密。


Figure 2(a) Normalized ssp SFG spectra of the dPS/PTS-96 interface annealed at 423 K for the indicated annealing times. Spectra are offset for clarity. The black solid lines are the fitted curves. (b) Plots of the ratio of the peak area of the π-π stacking bond to that of the stretching band of the C-D bond on the benzene ring at 2288 cm-1 vs the annealing time. The wavenumber of the peak of π-πstacking () against the annealing time is shown in the inset. (c) Schematic illustration showing the evolution of the conformation of the flattened chains during the annealing process.


  該工作研究了高苯基含量的改性SiO2-Si基底上聚苯乙烯(PS)吸附層密度演變,為固體基底上吸附鏈的演化機(jī)制提供新的見解,進(jìn)一步為高性能聚合物薄膜和納米復(fù)合材料的設(shè)計(jì)和開發(fā)提供了思路。該成果以“Mechanism of Density Evolution of Polystyrene Adsorbed Layers on the Substrate”為名發(fā)表于ACS Macro LettersACS Macro Lett., 2024, 13, 1539-1544)。浙江理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院博士生白露為文章第一作者,王新平教授和周嫻靜副教授為通訊作者。該工作受到國(guó)家自然科學(xué)基金的資助和支持,特此感謝。


  論文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsmacrolett.4c00470


  課題組網(wǎng)頁:https://www.chem.zstu.edu.cn/gfzclbjmsys.htm

版權(quán)與免責(zé)聲明:本網(wǎng)頁的內(nèi)容由中國(guó)聚合物網(wǎng)收集互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享,并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其真實(shí)性,也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺(tái),不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如涉及侵權(quán),請(qǐng)聯(lián)系我們及時(shí)修改或刪除。郵箱:info@polymer.cn。未經(jīng)本網(wǎng)同意不得全文轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。
(責(zé)任編輯:xu)
】【打印】【關(guān)閉

誠邀關(guān)注高分子科技

更多>>最新資訊
更多>>科教新聞