环境刺激敏感型Janus粒子的制备及可控自驱动微马达的构建

Because of the asymmetric structure of the Janus particles, they exhibit very distinct properties compared to the symmetric particles and give promising prospects on the applications in the areas of selective molecular recognition, induced self-assembly, and autonomous movement micromotor, which become a new and hot research frontiers in the polymer science. This project is devoted to preparation of the environmental stimuli Janus particle by the introduction of environmental stimuli polymers, which can increase the additional intelligence of the Janus particles. Moreover, monodispersed polymer microspheres will be used as the parent material during the preparation, in order to obtain Janus particles with the homogenous shape and size, which will involve in the construction of more advanced structures.

Janus粒子由于它的不对称性使其拥有均一粒子所不具备的特殊性质，在选择性分子识别、诱导自组装、自驱动微马达等领域具有非常广阔的应用前景，如今已成为高分子科学领域的新兴热点。本项目拟制备具有环境响应功能的Janus粒子，利用环境敏感（如温度、pH值或光敏感）聚合物的引入，增加Janus粒子额外的智能性，同时利用单分散功能性聚合物微球作为母体材料，拟达到对于Janus粒子形态和结构的精准控制，以满足其进一步构建高级功能结构的要求。

Janus粒子由于它的不对称性使其拥有均一粒子所不具备的特殊性质，在选择性分子识别、诱导自组装、自驱动微马达等领域具有非常广阔的应用前景，如今已成为高分子科学领域的新兴热点。 Janus粒子的不对称结构为纳米微米粒子的多功能性提供了结构基础，在多功能Janus 粒子的开发和研制过程中，以改变球型粒子的不对称性使Janus 粒子具有更多功能的做法尤为受到关注。其中环境刺激敏感的Janus粒子可以对外界环境因素的变化做出不对称的应激反应，从而达到对粒子的目标控制。.本项目在制备了功能性单分散粒子的基础上，通过尝试几种不同的方法，制备了具有环境刺激敏感性的Janus粒子，并对其不对称性和温敏性进行了初步表征。包括微接触印刷法、Pickering 乳液法、溅镀法和雾化喷涂法，其中微接触印刷法只能少量制备；Pickering 乳液法、雾化喷涂法和溅镀法可进行大量制备，以Pickering 乳液法制备效果最佳。. 本项目制备的Janus粒子可分为两种结构：半草莓型Janus粒子和具有温敏外壳的Janus聚合物。半草莓型Janus粒子是以大粒径的单分散微球为核微球，小粒径的单分散微球为冠微球，通过对大微球的不对称改性或排布，利用两种微球间的相互作用或化学键力形成半草莓结构。由于小微球是不对称地排布在大微球表面，所以在小微球中引入环境刺激因素（如温度敏感单体，pH值敏感单体、金属纳米催化剂等），即可使半草莓型Janus粒子整体产生不对称的应激变化。具有温敏外壳的Janus聚合物是以单分散的聚合物粒子为核，其上不对称溅镀上金属Pt，最外层聚合温敏性的外壳，从而控制Pt的催化性能，体现功能化的不对称性质。