特殊形态胶束结构的形成及调控

本项目拟研究简单体系中特殊形态高分子胶束的形成机理及其演化途径，以软段-硬段嵌段共聚物为主要研究对象，利用不同的制备方法，研究嵌段共聚物自身的化学组成、亲液段和憎液段的比例、溶液浓度、溶剂组成和性质、胶束制备的动力学过程及热力学因素对特殊形态胶束形成的影响，进而探讨形成特殊胶束结构新路径的可适用研究对象或局限性。通过建立链段长度和胶束尺寸的定性和定量关系，研究不同实验方法和退火条件对胶束在二维平面有序性的影响，并制备不同尺寸分布的金属纳米结构阵列。本项目的研究结果不仅有助于深入认识溶液中特殊结构胶束的自发形成与演化路径的依赖关系，还可为复杂胶束体系在药物的控制和释放以及纳米级材料模板的实际应用提供实验和理论依据。

本项目以特殊形态嵌段共聚物胶束为研究对象，分别从动力学和热力学角度，探索了此类特殊结构胶束的形成机理及其演化途径，取得了以下研究成果：（1）利用选择性溶剂加入法，通过分别调节溶剂性质、初始溶液浓度、嵌段共聚物分子量及嵌段比例等热力学参数，均成功制得尺寸高度均一的面包圈状胶束，同时胶束的尺寸也能够得到有效调节，并在此基础上分析了链段长度和胶束尺寸的定性和定量关系。（2）通过跟踪面包圈状胶束在溶液中的生长过程，我们认为与传统的胶束形成路径不同，成核、生长是形成面包圈状胶束的有效路径。研究发现面包圈状胶束仅存在于特定的嵌段共聚物体系。（3）采用乳液-溶剂挥发法，我们实时观测了瑞利不稳定性诱导的一维柱状胶束在水溶液中的自发断裂和受限断裂行为，并成功制备得到了长度窄分散的短棒状胶束，为构筑嵌段共聚物多级结构提供了一种有效方法。同时，我们的实验结果表明，对体系初始状态及其经历的动力学路径的设计，将是实现嵌段共聚物胶束形貌调控的重要手段。