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各向異性聚合物“微球”的不對稱結(jié)構賦予其獨特的化學或物理性能,廣泛用于界面穩(wěn)定劑、藥物傳輸、傳感等領域,是近年來的研究熱點。但是,目前已有的Janus微球制備方法步驟繁瑣,且通常需要借助添加劑或表面活性劑方能實現(xiàn),這在很大程度上限制了其應用范圍。之前的研究表明:采用高溫熱退火的方式可以高效制備Janus微球(ACS Macro Lett., 2015, 4, 721-724; Macromol. Rapid Commun., 2016, 37, 1825-1831)。但高溫退火處理會在一定程度上造成聚合物降解,導致其性能下降,影響應用。
近日,臺灣交通大學的陳俊太(Jiun-Tai Chen)教授研究團隊開發(fā)了一種條件溫和的溶劑退火技術(solvent on-film annealing,SOFA)用于各向異性聚合物微球的簡單制備。該方法簡便、高效,而且微球的三維形貌可控,可制備鈸形、UFO形、花生形、碗形等一系列聚合物微球。相關研究工作發(fā)表在Macromolecules 上。
基于溶劑退火制備各向異性的聚合物微球。
研究人員以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)為基底,表面沉積聚苯乙烯(PS)微球(D = 10 μm),然后采用乙酸/環(huán)己烷/甲苯的飽和蒸汽誘導(退火)處理,基于退火時間的調(diào)節(jié),終調(diào)控微球的形貌。作者對微球形貌的演變機理進行深入研究發(fā)現(xiàn),PS微球和PMMA膜的表面張力及界面張力是聚合物微球形貌演化的動力來源。研究人員進一步分別采用乙酸和環(huán)己烷對PS微球/PMMA膜體系進行不同時間的退火處理,通過選擇性去除技術,結(jié)合SEM、AFM等表征手段對其形貌演變過程進行了系統(tǒng)的考察。
乙酸和環(huán)己烷蒸汽誘導下的PS/PMMA體系形貌演變。
同時,該溶劑退火技術還可以進一步擴展到PS、PMMA的共同良性溶劑體系,如甲苯?;谝宜崛軇┱T導時間的調(diào)控,研究人員終制備了不同各向異性形貌的PS微球。