基于形狀記憶高聚物材料表面改性(編輯修改稿)
2025-07-21 03:21 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 納米，這證明了是一個幾乎完全的轉(zhuǎn)變。圖2頂部的圖片反應(yīng)了形狀記憶材料表面功能化的方案。底部的圖反應(yīng)了空白樣，物理吸附和點擊樣品（用炔烴改性過的羅丹明B）的XPS結(jié)果。Y軸（沒畫出）代表密度（每秒的cps）。在404eV峰的缺失和400eV峰的位移說明了疊氮化物被反應(yīng)了并得到苯三唑產(chǎn)物（在相關(guān)信息中有曲線擬合分析）。首先為了證明能夠用化學(xué)方法使含有疊氮化物的形狀記憶材料表面功能化，Sarah M. Brosnan等人引入了炔烴改性羅丹明B來使表面改性。用XPS來監(jiān)控表面附著性，滲透深度為10nm。制備三個扁平的樣品：一個樣沒有功能化（空白樣），一個樣以相同的反應(yīng)條件制備但是沒有銅催化（物理吸附），以及一個以化學(xué)點擊法制備的樣品（點擊反應(yīng)）。然后用相同的方法用一系列具有功能性的炔烴來使表面功能化，以此來證明表面化學(xué)的可調(diào)性。為了證明體系的多功能性，用點擊化學(xué)法將乙炔，十二炔，炔丙醇（OH），炔丙胺（NH2），以及282g/mol和750g/mol單炔烴功能化的聚乙二醇（聚乙二醇282和聚乙二醇750）以共價鍵鏈接到聚合物薄膜表面。紅外光譜只有很小微米的表面滲透深度，所以這些數(shù)據(jù)確認了材料表面被改性了。用測量平面基板動態(tài)接觸角來研究表面改性對沾濕行為的影響。圖3證明了本體材料原本是疏水的。他們觀察到減少的接觸角的時候是功能性影響最大的時候。再說回來，疏水基底和那些空白基底有著相同的接觸角；但是，改性作用對高疏水材料的影響更明顯，并在40℃和50℃之間會有滯后現(xiàn)象。很明顯，這種情況下的滯后是由于更多的疏水表面基團的重排引起的。結(jié)果證明，在形狀記憶高聚物中引入這些功能性不需要選擇熱性能和機械性能，用相同的聚合物和功能化技術(shù)制成了和其他不同的表面。圖3空白樣和改性過的薄膜的動態(tài)接觸角。不同的吸附性有不同的滯后性說明了我們確實得到了不同的表面。圖4功能化的薄膜經(jīng)歷形狀記憶循環(huán)過程。（A）頂端的圖片反應(yīng)了從31μm的六方體（用丙炔醇改性）到714μm的柱狀然后回到31μm的六方體的轉(zhuǎn)變。底部的圖片顯示了200nm針狀（用炔丙胺改性）到3μm甜甜圈狀然后到200nm針狀的轉(zhuǎn)變。（B）用丙炔醇改性的表面次級和回復(fù)形狀的紅外譜圖與未改性的六方體刻蝕薄膜對比，反應(yīng)出當(dāng)薄膜經(jīng)歷形狀記憶循環(huán)時，疊氮化物出現(xiàn)和消失的現(xiàn)象。為了證明Sarah M. Brosnan等人的材料具有獨特的轉(zhuǎn)變表面化學(xué)的能力，薄膜在初始的形狀下被功能化，然后經(jīng)歷一個形狀記憶轉(zhuǎn)變（圖4）。很明顯，用紅外光譜可以看出在初始的形狀下，薄膜被功能化了（提高了幾個微米）。圖5描述了羅丹明在次級形狀下只有反映了30分鐘，這證明了這種選擇性功能化假設(shè)。首先，用炔烴功能化的羅丹明B功能化30分鐘，或者用次級甜甜圈形狀雕刻中的任意方法可以功能化回力鏢初始形狀的表面。然后功能化次級甜甜圈形狀30分鐘。被功能化的甜甜圈形狀然后又回到初始的回力鏢形狀。因為反應(yīng)只進行了一小段時間，所以只有甜甜圈的頂端被功能化了，并且在回到初始形狀后，甜甜圈形狀可以視作在回力鏢的頂端。當(dāng)這些結(jié)果和初始形狀點擊后的表面作比對，發(fā)現(xiàn)只有回力鏢的頂端表現(xiàn)出羅丹明功能性。這些結(jié)果很令人興奮，因為它們?yōu)橐陨系募僭O(shè)提供了可見的證據(jù)；Sarah M. Brosnan等人可以利用這些材料的形狀記憶性來控制功能化的位置。圖5在次級3μm甜甜圈形狀下點擊炔烴功能化的羅丹明B反應(yīng)30分鐘。很明顯甜甜圈形狀的頂端優(yōu)先被功能化了。Sarah M. Brosnan等人制備了第一種真正的多功能性的形狀記憶材料，它對形狀記憶聚合物和他們的應(yīng)用具有廣泛影響。通過簡單地改變共聚物的配比就可以調(diào)節(jié)材料的形狀記憶轉(zhuǎn)變（27℃到64℃）。除了在宏觀、微米級和納米級表現(xiàn)出優(yōu)異的形狀記憶性能外，材料的表面化學(xué)可以用銅電極化學(xué)功能化來改變。也就是，這種材料能夠在初始或者臨時形狀之一下，通過在想要功能性的地方點擊，來調(diào)節(jié)它的表面化學(xué)。因此，我們創(chuàng)造了一種具備幾何和化學(xué)表面轉(zhuǎn)換能力的材料。這些結(jié)果特別令人興奮因為單元命令基材能夠在研究者的意愿下傳達一種特殊的物理和化學(xué)組合。3文獻評價近期，人們也研究了形狀記憶聚合物材料（SMPs），像動態(tài)基質(zhì)等[3234]。通過加熱和施加力的方法，將材料從一種形狀改變成另一形狀，并且材料始終保持在零時的形狀，直到溫度超過轉(zhuǎn)變溫度。這些材料驗證了出色的形態(tài)動態(tài)控制性（SMPs）和親水性（水凝膠）。但是，在沒有熱損失和機械性能損失下
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