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《北京化工大学》 2018年
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基于超重力场的层层自组装技术

Saleem Iqbal  
【摘要】:层层自组装技术是一种简单通用、经济可行的构筑多层薄膜的方法。许多物质均可以采用层层自组装技术构建多层薄膜,如聚电解质,碳纳米管,纳米颗粒,生物大分子和聚合物胶束等等。因此,层层自组装技术已经在传感器、超疏水、生物相容性涂层、多孔薄膜、酶的固定、表面涂层和分子印迹等诸多领域有广泛的应用。传统的层层自组装技术虽然应用广泛、方法简单,然而因过程较为耗时,限制了其进一步的应用。因此,在不影响多层薄膜结构的前提下,需要尽可能缩短多层膜构筑的时间,优化多层膜制备过程。超重力技术广泛应用于化学工程领域中的传质传热增强过程。本文中,我把超重力技术与层层自组装技术相结合,实现了一种既保持多层膜原有的表面形貌,又提高了多层膜构筑效率的层层自组装技术。本文第一个工作分别以聚二甲基烯丙基氯化铵(PDDA)/聚苯乙烯-聚丙烯酸(PS-PAA)高分子胶束作为正电解质和负电解质,在不同条件下进行层层组装。我研究了其在超重力场下和传统浸泡方法中组装制备多层薄膜的自组装行为。结果表明,在超重力条件下,制备多层薄膜的效率得到了提高,同时利用超重力方法制备得到的多层膜与传统浸泡方法制备得到的多层膜的性质相接近,更进一步地,我研究了通过超重力场和传统浸泡方法得到的PDDA/PS-PAA胶束多层薄膜对小分子芘吸附和释放行为。另外,本文也研究了在超重力条件下,聚二甲基烯丙基氯化铵(PDDA)和氧化石墨烯(GO)分别作为正电解质和负电解质的层层自组装过程。本文最后一个工作主要介绍了一种在超重力场(HG)下提高层层表面分子印迹(SMI-LbL)器件构筑效率的同时保持其与传统的浸泡方法相同选择性的方法。在试验中,我以带正电的聚丙烯胺-卟啉((PAH-Por)和带负电聚丙烯酸(PAA)为电解质,通过传统浸泡方法构筑了多层薄膜,将多层膜浸泡至交联剂4,4'-二氨基二苯乙烯-2,2'-二磺酸钠(DAS)中,之后再利用光交联技术交联固化,得到了高强度、高抗疲劳性能的SMI-LbL器件,在超重力场和传统浸泡方法测试了 SMI-LbL器件对模板分子的吸附/释放过程。和采用传统方法制备的SMI-LbL器件相比利用超重力方法制备的SMI-LbL器件具有相似的选择性条件,并有效地提高了模板分子吸附和释放效率。实验结果表明,超重力场通过加快物质扩散过程,有效地增强了层层自组装的效率。此外,这种方法使层层自组装技术实现产业化生产和商业应用成为可能。
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TB383.2

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