小角散射技术原位表征溶液自组装体系多尺度结构

溶液自组装体系多尺度结构的原位表征一直是一个难题，特别是超分子聚合物的分子量及构象表征一直缺乏有效手段，本项目中我们拟通过小角散射来实现这一目的。首先我们对经典的PEO-二氧化硅溶液自组装体系进行研究，在揭示其独特流变行为物理本质的同时实现对表征手段的完善及有效性的验证；在此基础上，利用小角散射技术对新型的超分子聚合物溶液的多尺度结构进行原位表征，提供关于超分子聚合物的分子量及分子构象等的信息；最后将传统的聚合物-胶体自组装体系推广到上述超分子聚合物体系去，利用小角散射技术详细研究超分子聚合物与胶体颗粒的独特组装行为。本项目中将产生一系列有意义的结果，首先是溶液自组装体系原位多尺度结构表征手段的建立，同时也将获得关于新型自组装体系包括超分子聚合物、聚合物-胶体组装体等的详细多尺度结构信息，为通过自组装构筑新型功能化系统提供理论和实践上的指导。

本课题主要研究小角散射在溶液自组装体系结构原位表征方面的应用。在项目实施过程中，利用小角中子散射对聚合物极稀溶液中组装形成的结构进行了研究，证实小角中子散射可以用于极稀溶液体系多尺度结构的表征，在此基础上，对通过主体增强电荷转移作用形成的超分子聚合物的溶液结构进行了表征，发现其确实具有与传统共价高分子类似的链式结构，证实了其聚合物属性。构建了具有不同形貌的模型胶体，通过小角散射等技术原位表征其与聚合物的相互作用及其在溶液中形成的组装结构，以此为基础对聚合物-胶体复合体系的动态行为进行了阐释，发现了胶体颗粒形貌及形貌规整度的重要作用，为发展具有不同流变行为的复杂流体提供理论指导。根据胶体表面上分子组装的规律，利用胶体形貌对称性的缺损实现了胶体颗粒间相互作用力的各向异性化，从而引导胶体颗粒进行方向性组装以得到具有更复杂结构的胶体组装体。