智能高分子/陶瓷复合膜的设计、制备及性质研究

摘要：本项目拟在前期单分子膜、LB膜和自组装膜研究的基础上，以温敏性高分子聚丙烯酰胺及其衍生物和pH敏感性高分子聚丙烯酸及其衍生物作为智能材料，选择多孔氧化铝、氧化锆等无机陶瓷膜作为基质材料，在对其表面或孔内进行活化或修饰后，引入具有环境刺激响应性的高分子，制备高分子/陶瓷复合智能膜，赋予无机膜对温度、pH等变化智能响应的功能。考察高分子的组成和结构及陶瓷膜活化形式不同对复合膜性能的影响，分析高分子/无机界面的相互作用，从复合膜的构筑过程及对环境刺激响应功能影响因素等诸方面进行系统地研究，探讨复合膜的智能响应机理，摸索设计、制备环境响应陶瓷基高分子智能膜材料的可行方法，开拓制备性能良好新型智能复合膜的新途径。

本项目研究围绕智能敏感材料的设计、合成，陶瓷材料(膜)的制备、表面修饰及应用为重点内容，开展了系列研究：合成了3种具有pH 敏感功能的聚丙烯酰胺、聚丙烯酸共聚物，探讨了其对氧化铝和二氧化钛陶瓷表面及孔洞的智能修饰作用；通过原位聚合以及LBL技术组装制得双金属（Au /Ag）-聚电解质（PEI）多层膜；提出了一种简单的用在室温条件下空气氧化来制备Fe3O4纳米粒子方法，油酸钠改性的Fe3O4纳米粒子拥有良好的磁性和亲油性；用简单的方法制备了透明的二氧化硅和有机硅混合溶胶，并在不同基底上形成了透明的疏水涂层；利用TiO2涂层及十二氟庚基丙基三甲基硅烷改性制备了具有超疏水性能的棉织物，样品展现出了非常优异的疏水性其接触角可达到162°；同时开展了功能纳米材料（薄膜）和传感材料的制备及制备方法研究，如利用LBL喷墨打印法制备了氧化石墨烯（GO）和多金属氧酸盐如磷钨酸（PTA)多层薄膜；利用一步法合成了具有单晶CuI片状结构的CuI/PANI复合物。没有经过任何低表面能物质进行修饰，复合物显示出超疏水性能，最大接触角可以达到160°以上；在没有任何模板和添加剂存在的条件下，用氯金酸直接氧化苯胺单体，原位聚合制备出蒲公英状单晶Au/PANI杂化球以及用一种简单通用的方法制备三维层状的具有超晶格的樟脑磺酸参杂的聚苯胺纳米晶体等。项目研究发表标注的SCI收录论文32篇，培养博士3名，硕士7名。