机械能调控表面引发原子转移自由基聚合构筑梯度聚合物表面

In this project, a novel protocol is proposed to build gradient polymer surfaces, which combine mechanically controlled surface-initiated atom-transfer radical polymerization(SI-mATRP) with microfluidic channel catalysis to realize controlled polymer brushes growth, aim to multiple usage of the polymer solution. By applying ultrasound on BaTiO3 materials to in-suit generate CuI/L catalysis to locally initiate polymerization, multiple scale gradient polymer brush surface can be fabricated, which provides highly efficient platform with simple and reliability screening methods. Using micro-volume solution to achieve ATRP and fabricating multi-component polymer brushes on a single substrate. This study will offer new theoretical basis for the development of gradient polymer brush surfaces and complex structured polymer surfaces.

本项目拟发展一种新方式制备梯度聚合物表面，拟将机械能（超声波）调控的表面引发原子转移自由基聚合(SI-mATRP)与微流体孔道催化相结合，实现多种聚合物刷的可控制备，实现聚合溶液的重复多次利用。通过超声波作用于BaTiO3材料还原Cu(II)到Cu(I)原位产生ATRP催化剂，构筑各种尺度范围内梯度聚合物表面，为高通量筛选方法提供便捷，可靠的平台。用微量溶液实现聚合，在单一基底上接枝多元组分聚合物刷。本研究将为梯度聚合物刷表面的构筑方法发展和复杂结构聚合物刷表面的构筑奠定科学基础。

机械能调控的表面引发原子转移自由基聚合具有重要的研究意义。本项目采用机械能驱动微量催化剂和聚合溶液的定向运输，从而得到大面积宏观梯度聚合物刷阵列和特殊形貌的聚合物刷。合成非金属光催化剂，用微量溶液制备了图案化的聚合物阵列，通过负载金属纳米颗粒，提高了该材料的催化活性。在铜网表面硫化制得了亲水性和疏水性互相转换的材料，显示出很好的油水分离效果。将可移动基底与电化学沉积相结合，可自动、精确地制备多种形貌可控的梯度金属薄膜。这种方法有新颖、简单、高效等优点，并且制备的梯度金属材料具有良好的催化降解性能。本项目工作为微量溶液聚合及其聚合智能化，油水分离界面材料的设计以及金属薄膜的梯度制备及应用提供一种新思路和新方法。