原位可控的导电聚苯胺固/液界面的浸润性研究

在外场(光照、电场和pH等)诱导下具有浸润性响应的智能表面已在微流体、可控分离、生物医药等领域呈现出诱人的应用前景。与其它智能材料相比，导电聚苯胺不仅提供可控浸润性的表面，并且这些表面还兼具导电性和电化学活性。为此，导电聚苯胺可控浸润性的研究已成为新的研究热点之一。微/纳米复合的有序结构不仅是纳米材料获得高性能的重要因素之一，而且可以增强浸润性转化的程度。因此，本申请拟采用无模板自组装法，制备三维微/纳米有序结构导电聚苯胺，并在电场作用下原位控制其固/液界面浸润性的可逆转化。本项目的创新之处在于:(1)一步法将一维或二维纳米结构自组装成三维微米有序的复杂结构。(2)实时检测固/液界面的接触角的变化。(3)原位实现导电聚苯胺固/液界面超疏油与超亲油可逆转化的开关效应。预计本申请的研究成果不仅为导电聚合物微/纳米有序结构的制备提供一种简单的方法，并且将拓展智能材料的范围和开发新的技术应用前景。

.导电聚合物微纳米结构既有可逆的氧化还原活性，又具有纳米材料独特的纳米效应，在智能传感材料、光-电子器件、隐身技术等领域具有重要的技术应用。本项目采用无模板法和电化学法，成功实现了多级微纳米结构的导电聚合物的可控制备；并在气-液-固三相体系，通过电化学氧化还原实现了原位可逆控制液滴在导电聚合物表面的浸润性和粘附性；并初步实现了导电聚合物微纳米结构在微液滴操纵、可控油水分离领域的应用。.提出了基于胶束软模板的多样性和可调性以及氢键相互作用协同效应的新方法，采用化学或电化学方法实现了多尺度导电聚苯胺微/纳米结构的可控制备。例如，以8-羟基喹啉-5-磺酸为掺杂剂，制备了pH值响应的荧光特性的六边形内管的聚苯胺微管。以L-赖氨酸为掺杂剂，得到了具有毛刷、空心双球、多腔体空心球的多级微纳米结构聚苯胺。在此基础上，采用该方法，可控制备了三维导电聚吡咯、聚乙撑二氧噻吩微纳米结构，验证了该方法的普适性。采用电化学方法制备了具有超疏油特性的聚苯胺纳米纤维阵列膜，并通过控制聚苯胺的氧化还原电位，实现了聚苯胺薄膜从超疏油和高粘附的特性可逆转化为超疏油和低粘附性能。并以该智能薄膜为机械手，成功实现了液滴的无损失输运。在有机溶剂和盐酸水溶液的界面上，采用电化学界面聚合得到了具有双面结构的导电聚吡咯薄膜，该聚吡咯薄膜面向上层水相面具有各相相同的类荷叶结构，而面向下层有机界面显示各向异性的类蝴蝶翅膀沟槽结构。在固液界面，该水相面薄膜显示出低粘附的超疏油特性，而油相面薄膜在平行和垂直与沟槽的方向，显示出各向异性的粘附性的超疏油特性。此外，制备了系列导电聚合物微纳米结构薄膜，并实现了智能响应的可控油水分离。.研究成果发表在Energy Environ. Sci., J. Mater. Chem., Soft Matter等权威期刊上，发表论文14篇，其中SCI收录13篇，其中3篇被封面和封底报道；申请专利3项，其中授权发明专利1项；获得2011年北京市科技奖一等奖1项。