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    嵌段共聚物是熱力學不相容的兩個或多個均聚物分子鏈經(jīng)化合鍵連接起來的共聚物。在一定條件下，嵌段共聚物會發(fā)生微相分離，形成特征尺寸在5-50納米之間可調(diào)的高度有序規(guī)整結構。經(jīng)物理或化學方法，可將嵌段共聚物中的分散相轉(zhuǎn)變?yōu)榭椎溃玫较鄳囊?guī)整多孔膜。我校材料化學工程國家重點實驗室、化工學院汪勇教授課題組致力于嵌段共聚物基多孔功能膜的研究。在國家自然科學基金委、科技部和江蘇省自然科學基金等的資助下，該課題組利用嵌段共聚物微相分離形成規(guī)整結構以及不同嵌段之間物理化學性質(zhì)上的差異，提出了嵌段共聚物選擇性溶脹成孔制備規(guī)整多孔膜的新方法。這種方法成孔過程簡便高效，不涉及到化學反應，材料本身沒有質(zhì)量損失，而且所得到的孔道細小，可在10-50納米的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)變。相關工作分別以內(nèi)封面和邀請綜述的形式在影響因子為13.877的著名期刊Advanced Materials（2010, 22, 2068-2072; 2011, 23, 2134-2148）上發(fā)表。最近，該課題組在嵌段共聚物功能膜方面持續(xù)取得新進展。

    利用嵌段共聚物的高度有序分相結構制備高精度分離膜是該課題組的研究重點。碩士研究生王召根將嵌段共聚物涂覆到大孔基膜上，采用選擇性溶脹的方法，在嵌段共聚物層形成三維連通的多孔結構，形成以介孔嵌段共聚物為分離層，大孔基膜為支撐層的復合膜結構。由于孔徑均一且分離層較薄，得到的復合膜具有高選擇性、高通量的優(yōu)良分離特性。通過改變?nèi)苊洉r間，實現(xiàn)了對復合膜分離層孔徑的連續(xù)、精密調(diào)節(jié)，制備得到了具有不同通量和截留特性的一系列分離膜。分離試驗表明，經(jīng)24小時溶脹制備的復合膜能有效分離2納米和10納米金納米顆粒的混合溶液，可100%截留10納米顆粒，而允許2納米顆粒透過。另外，由于在溶脹過程中嵌段共聚物中的極性組分遷移并固定在膜孔表面，以溶脹成孔的嵌段共聚物為分離層的復合膜具有內(nèi)生自發(fā)的表面活性，不需要任何的后續(xù)修飾，在溶脹成膜的同時賦予膜優(yōu)異的親水、抗污染以及刺激響應特性。該工作以Swelling-induced Mesoporous Block Copolymer Membranes with Intrinsically Active Surfaces for Size-selective Separation為題在著名期刊Journal of Materials Chemistry（影響因子為5.968）上在線發(fā)表。

    另外，該課題組也積極探索嵌段共聚物多孔膜在與傳遞過程相關的其他方面的應用。碩士研究生李逢彬以選擇性溶脹成孔的嵌段共聚物多孔膜為模板，采用原子層沉積的方法在其孔道表面沉積氧化鋁、二氧化鈦等氧化物薄膜，除掉模板后，得到由氧化物納米管相互連接而成的多孔膜。氧化物納米管的管壁厚度可通過改變原子層沉積次數(shù)來調(diào)節(jié)，最薄時僅為3納米。由此方法得到的多孔膜具有最高可達90%的孔隙率。由于構成多孔膜的納米管相互連通、支撐，多孔膜雖然管壁很薄、孔隙率很高，它們具有很好的力學性能，可制成自支撐膜。由于相互連通的孔道結構和極高的孔隙率，由此方法制備的氧化鋁多孔膜表現(xiàn)出優(yōu)越的濕度傳感性能，其濕度響應時間和回復時間僅為其他基于納米結構濕度傳感器的十分之一左右。相關工作以Highly Porous Metal Oxide Networks of Interconnected Nanotubes by Atomic Layer Deposition為題在的著名期刊Nano Letters（影響因子為13.198）上在線發(fā)表。