两亲非对称结构聚合物乳胶粒的制备及可控组装研究

各向异性乳胶粒的可控组装对提高胶体晶体的光学性能及制备新型复杂纳米结构材料具有重要意义。本项目针对非对称结构乳胶粒难以实现可控组装的问题，拟设计合成两亲非对称结构的聚合物乳胶粒，利用乳胶粒非对称结构两侧的浸润性差,调控非对称结构的可控取向，为非对称结构乳胶粒的有序组装提出新的解决思路。设计制备具有核壳结构的聚合物乳胶粒，系统研究不同核壳聚合物材料、不同交联剂的加入量及加入方式对乳胶粒非对称结构及结构两侧浸润性差的影响；进一步研究乳胶粒非对称结构及结构两侧浸润性差对乳胶粒非对称结构取向行为的影响；基于上述两方面的研究结果，理解个体乳胶粒两端的浸润性差、胶乳在基材表面的一致性取向对各向异性乳胶粒组装性能的影响规律,发掘影响乳胶粒非对称结构取向的结构-性能本征关系,为设计新型的非对称结构乳胶粒以及各向异性胶体晶体的制备提供理论和技术基础。

本项目针对非对称结构乳胶粒难以实现可控组装的问题，设计合成两亲非对称结构的聚合物乳胶粒，利用非对称结构两侧的浸润性差,调控粒子的取向及组装，制备得到具有良好光学性能的各向异性胶体晶体；并研究了其各向异性结构对膜的光学性能的变角性及对其水下可控油粘附性能的调控。在此基础上，本项目发展了通过定向沉积制备雪人状，哑铃状等各向异性粒子； 利用喷墨打印及外场作用制备锥状各向异性粒子；利用水滴模板方法制备具有不同孔尺寸的洞壳粒子及不同高径比的饼状粒子，并将这些粒子组装成胶体晶体。另外，以球形粒子为例，研究了影响粒子组装的关键因素，包括基材的柔韧性、粘附性及功能单体填充等的影响，制备得到大面积无裂纹的光子晶体单晶并发展了其相关应用。 项目执行过程中，编写外文书籍1章。相关研究结果发表SCI 收录论文26篇，其中以第一（通讯）作者发表 Account. Chem. Res, J. Am. Chem. Soc., Adv. Funct. Mater. 影响因子大于7的论文3篇，发表在Adv. Funct. Mater., Adv. Optic. Mater., J. Mater. Chem. 的封面论文4篇。申请专利15项，授权专利7项 （其中1项为韩国授权专利），一项专利获第十四届中国发明专利优秀奖。