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    嵌段共聚物是熱力學(xué)不相容的兩個(gè)或多個(gè)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(huì)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(jié)構(gòu)。經(jīng)物理或化學(xué)方法，可將嵌段共聚物中的分散相轉(zhuǎn)變?yōu)榭椎溃玫较鄳?yīng)的規(guī)整多孔膜。我校材料化學(xué)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、化工學(xué)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(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部和江蘇省自然科學(xué)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(jié)構(gòu)以及不同嵌段之間物理化學(xué)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(jiǎn)便高效，不涉及到化學(xué)反應(yīng)，材料本身沒有質(zhì)量損失，而且所得到的孔道細(xì)小，可在10-50納米的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)變。相關(guān)工作分別以內(nèi)封面和邀請(qǐng)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(jìn)展。

    利用嵌段共聚物的高度有序分相結(jié)構(gòu)制備高精度分離膜是該課題組的研究重點(diǎn)。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(jié)構(gòu)，形成以介孔嵌段共聚物為分離層，大孔基膜為支撐層的復(fù)合膜結(jié)構(gòu)。由于孔徑均一且分離層較薄，得到的復(fù)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(shí)間，實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)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(yàn)表明，經(jīng)24小時(shí)溶脹制備的復(fù)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(fù)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(shí)賦予膜優(yōu)異的親水、抗污染以及刺激響應(yīng)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(guān)的其他方面的應(yīng)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?cè)訉映练e次數(shù)來調(diào)節(jié)，最薄時(shí)僅為3納米。由此方法得到的多孔膜具有最高可達(dá)90%的孔隙率。由于構(gòu)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(xué)性能，可制成自支撐膜。由于相互連通的孔道結(jié)構(gòu)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(yīng)時(shí)間和回復(fù)時(shí)間僅為其他基于納米結(jié)構(gòu)濕度傳感器的十分之一左右。相關(guān)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。