功能无机纳米晶体驱动的仿生智能界面材料的构筑及性质研究

外界刺激响应的智能界面材料在微流体开关、智能膜材料、传感器等领域具有广泛的应用前景，引起了科学家的广泛关注。目前科学家利用光、电、温度、湿度、压力等外界刺激改变材料表面的化学组成、表面结构、极性和表面粗糙度等参数实现表面浸润性的可逆控制。然而，这种浸润性可逆控制通常较为单一，控制速度一般都在几十分钟以上，变化幅度十分有限，这大大限制了智能响应性界面材料的使用。本项目基于仿生自然界中海胆生物体的表面结构和响应性，利用模板法将无机纳米晶体与聚合物复合构筑成具有规则形状的纳米柱阵状结构的界面材料。利用无机纳米晶体的磁、电功能快速响应特性改变界面材料的微纳结构，从而控制智能界面材料的超疏、超亲界面浸润性的可逆转变，有望提高智能界面材料响应速度达到现有水平的5倍以上。

外界刺激响应的智能界面材料在微流体开关、智能膜材料、传感器等领域具有广泛的应用前景。可以通过光、电、温度、湿度、压力等外界刺激改变材料表面的化学组成、表面结构、极性和表面粗糙度等参数实现表面浸润性的控制。然而，这种浸润性控制通常较为单一，控制速度较慢，这大大限制了智能响应性界面材料的使用。本项目基于仿生生物体表面结构和响应性，利用模板法将超顺磁的铁氧体纳米晶体、二氧化钛纳米晶体分别与粘弹性聚合物(PDMS, PDMS@PEDOT, 等)复合构筑成具有规则形状柱阵状结构的界面材料，探讨了磁、电外场特别是磁场对于界面性质的影响，研究了材料制备和选择过程中的关键科学问题。本项目在无机纳米晶体的合成及其修饰、模板的构筑、生物表面柱状结构浸润性机理方面取得了一定的进展，这为本课题更深入的研究提供了理论和材料的基础。项目执行期间，共发表SCI论文（国际SCI刊物）4篇，其中Langmuir 1篇， RSC Adv 一篇， Adv Mater interface 一篇， Science Bulletin一篇，申请中国发明专利2项，其中授权1项，参加美国2014 Fall MRS学术会议1次。