胶态晶体研究的新进展

胶态晶体作为胶体粒子的组装体在相变研究、光学器件，电子及信息存储材料等领域都有重要的应用，化学将在胶态晶体研究中发挥特殊作用。     

改进的种子聚合——单分散交联聚苯乙烯微球的合成

 本文结合了种子聚合法和二步溶胀法的特点,提出用改进的种子聚合法以合成粒径大于3微米、粒度呈单分散的交联聚苯乙烯微球。文中采用的粒径为1—2微米的聚苯乙烯胶乳种子是由无皂乳液聚合法制备的。文章研究了溶胀温度、溶胀剂比例、溶胀时间、交联剂、小分子化合物及表面活性剂等因素对生成微球的粒径和分散性的影响。     

胶态磁组装光子晶体及其离子强度响应

采用细乳液聚合方法合成了聚合物包覆的磁性复合纳米粒子(MCNPs),通过磁场诱导组装制备得到胶态磁组装光子晶体(CMA-PCs).透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)表征结果表明,MCNPs具有规整的球形形貌和明显的核壳结构,并且单分散性较好,平均粒径为112 nm,聚合物壳层厚约10 nm.MCNPs在外界磁场的作用下可以快速(1 s)组装形成光子晶体结构.当离子强度在0.03~0.75 mmol/L范围内变化时,CMA-PCs的衍射色呈现从橙红色到紫色的变化,反射波长从607 nm蓝移至434 nm,并且离子强度的响应在10 s内即可达到平衡,表明制得的CMA-PCs可以作为化学传感器应用于离子强度的半定量检测,并且具有简便、快速及裸眼可视化检测的优点.     

不同尺寸（0.02—0.5μm）单分散聚苯乙烯乳液微球的制备

通过对苯乙烯乳液聚合微观动力学以及聚合过程中胶粒直径及其分布随时间变化的理论分析,并通过实验验证,比较了不同乳化剂种类、不同反应温度和不同单体用量条件下,产物胶乳的粒径分布,发现乳液聚合最终产物的粒径分布与成核期长短没有直接联系,而是取决于自由基进入胶粒的速率常数、稳态增长时间、胶粒中的平均自由基数目和胶粒的体积增长速率,胶乳单分散性随这些参量的增大而提高,从而解释了采用高温、高引发剂浓度以及长时间反应的条件对最终的胶粒尺寸分布的影响。本文还通过实验,找到了在20～500nm范围内控制粒径大小及粒径分布的方法。在20～100nm的范围内,用一步法乳液聚合,通过改变单体用量和乳化剂浓度,制备了一系列粒径的单分散聚苯乙烯胶乳;在100～500nm的范围内,运用种子乳液聚合,通过改变溶胀单体与种子胶乳的用量比,也制得了不同粒径的单分散聚苯乙烯胶乳。     

聚苯乙烯胶晶的组装

采用自然沉降法、离心法和垂直沉积法组装了聚苯乙烯胶晶。实验结果表明,所得胶晶都具有面心立方结构,结构有序性相当高。自然沉降法和离心法适用于块体胶晶的组装,自然沉降法适用于胶晶膜的组装。     

蒸发自组装法制备聚苯乙烯胶体晶体

采用乳液聚合法制得亚微米级聚苯乙烯单分散微球,并用蒸发自组装法在乳液气-液界面进行自上而下的层层组装,制得了厚度在450μm以上的三维有序胶体晶体。结果表明,影响胶体晶体有序性的关键因素是对蒸发速度的控制,促使胶体晶体规则排列的最主要作用力为溶液的毛细管力。在胶体晶体组装末期,随着溶剂量的减少,空间阻力逐渐增大,微球对流能力下降,造成胶体晶体的有序性降低。     

改进的种子聚合——单分散交联聚苯乙烯微球的合成

本文结合了种子聚合法和二步溶胀法的特点,提出用改进的种子聚合法以合成粒径大于3微米、粒度呈单分散的交联聚苯乙烯微球。文中采用的粒径为1—2微米的聚苯乙烯胶乳种子是由无皂乳液聚合法制备的。文章研究了溶胀温度、溶胀剂比例、溶胀时间、交联剂、小分子化合物及表面活性剂等因素对生成微球的粒径和分散性的影响。     

胶态磁组装分子印迹光子晶体及其对L-苯丙氨酸的响应性

将胶态磁组装光子晶体与分子印迹技术结合, 通过磁场诱导快速、 可逆地组装得到一种灵敏度高、 选择性强且响应速度快的胶态磁组装分子印迹光子晶体(CMA-MIPCs), 并将其用于L-苯丙氨酸(L-Phe)分子的响应性研究. 结果表明, 细乳液聚合法制得的L-Phe磁性分子印迹纳米粒子(MMIPs)具有规则的球形形貌和明显的核-壳结构, 平均粒径为104.3 nm. CMA-MIPCs对L-Phe分子的识别可直接通过光学信号进行表达, 当L-Phe的浓度从6.0×10^-7 mol/L增加至6.0×10^-4 mol/L时, CMA-MIPCs的衍射色发生从紫色到深黄色的明显变化, 最大衍射峰位置红移181 nm, 响应过程仅需1 min. CMA-MIPCs对L-Phe的结构类似物L-酪氨酸(L-Tyr)和L-色氨酸(L-Trp)均无响应性, 表明CMA-MIPCs具有良好的选择性.     

垂直排列法组装胶体晶体的最新进展

光子晶体是一种具有光子带隙的新型功能材料.利用胶体粒子自组装三维光子晶体由于其制备过程比较经济、简单,从而为很多人所关注.目前报道的方法已有多种.其中垂直排列法的简便易行使得其受到了广泛的研究,但另一方面这种方法本身的缺点也限制了它的使用范围.针对这种情况,很多研究机构提出了他们的改进方法.本文简要概述了在这一方面的最新进展,并且在本实验室已能够制备任意单分散、均一尺寸二氧化硅粒子的基础上,采用恒温快速蒸发自组装法得到了高质量的胶体晶体排列.     

种子溶胀法制备单分散高交联聚苯乙烯微球

以分散聚合法制得平均粒径为1.80μm的聚苯乙烯微球为种子,与溶胀剂和单体、交联剂的混合物经二步溶胀聚合法,制备了单分散高交联聚苯乙烯微球。讨论了单体浓度和醇水比对种球的影响,以及溶胀剂的种类、溶胀剂浓度、交联剂浓度、溶胀温度和搅拌速度等因素对交联聚苯乙烯微球粒径及分散系数的影响。用扫描电子显微镜、离心式粒度分析仪及DSC分析测试技术对微球的外观形貌、粒径大小及分布和玻璃化转变温度分别进行了表征。结果表明,当溶胀剂质量分数为25%、交联剂质量分数为23%、溶胀温度30℃、搅拌速度为150r/min时,可制得平均粒径为6.20μm且单分散性较好的高交联聚苯乙烯微球。     

二氧化硅胶体晶体及其为模板的多孔材料

用Stober法合成了粒径在35～750nm范围内的单分散的SiO₂粒子,考察了投料比对粒径的影响.研究了所制备的SiO₂胶体晶体的结构和反射光谱.利用两种不同粒径的SiO₂粒子作为模板和模板填充物,分别制备了SiO₂和重氮树脂的多孔材料.     

单分散聚苯乙烯乳液高温成膜过程的形态观察

单分散乳液指微粒具有相同化学组成、粒径及界面性质等特征的分散体系 ,因其颗粒均一 ,结构可调 ,赋予了其很多独特性质 ,广泛应用于计量、电子、生物、分析、医学、化工和信息等领域 .同时 ,单分散微粒体系作为研究原子或分子结晶过程的模型物 [1] ,在凝聚态物理中具有重要作用 .单分散乳液在一些条件下能排列成最大密堆积规整结构 ,从而赋予乳胶膜更优异的性能 [2 ] .因此 ,研究单分散乳液的成膜过程 ,在基础理论和实际应用中具有重要意义 .软的乳胶微粒玻璃化温度在室温附近 ,它们在常温下就可形变融合成膜 ,此时水蒸发速度较慢 ,乳液中…     

Rapid Synthesis of Monodisperse Polystyrene Microspheres and Self-Assembly of Colloidal Crystals on Mica

Polystyrene (PS) colloidal particles were prepared in aqueous solution by a quick emulsifier-free emulsion polymerization (EFEP) method. The scanning electron microscopy (SEM) images indicate that the as-synthesized particles have good sphericity and uniform size (dispersion coefficient C_v is less than 5%). The monodisperse PS microspheres with different diameter were obtained easily by varying the monomer concentration. The atomic force microscopy (AFM) images show that the PS microspheres were self-assembled into three-dimensional ordered structure on micas by dropping-casting method. The self-assembly method is simple and quick. Based on the experimental results, a possible self-assembly mechanism was proposed.     

Facile Fabrication of Large Area Polystyrene Colloidal Crystal Monolayer via Surfactant-free Langmuir-Blodgett Technique

A facile and novel method for the production of a large area of well-ordered polystyrene(PS)colloidal crystal monolayer was established using the surfactant-free Langmuir-Blodgett(LB)technique.The hydrophobic property(film-forming ability)of PS spheres was improved by a thermo-rheology treatment before LB assembly,and a large film was obtained.In contrast to the traditional LB technique,no surfactant was needed in this method,which could eliminate the additional contamination of surfactants in the preparation process and provided the products with versatile applications in nanosphere lithography(NSL)for biosensor,surface plasmon resonance,and surface enhanced Raman spectroscopy.     

基于温敏水凝胶的可调胶体晶体制备

基于单分散胶体粒子悬浊液在温敏水凝胶表面可以形成湿润型胶体晶体的现象, 利用温敏水凝胶对水的控释作用制备了温度敏感的可调制胶体晶体. 在室温下利用提拉法在温敏水凝胶聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)表面制备湿润型胶体晶体膜. 由于胶体粒子的有序排列, 胶体晶体显示出一个尖锐的反射峰. 当温度上升到34 ℃以上时, 由于PNIPAAm水凝胶中的水被释放, 导致胶体晶体中粒子浓度降低, 粒子间距增加; 反射峰发生红移. 这些特性可以通过温度变化进行调制.     

二氧化硅胶体晶模板技术制备间规聚苯乙烯有序孔材料

结晶高分子在受限空间中的聚合行为及聚集态均与本体的有着显著的差异 ,因而呈现不同的性能[1] .受限空间是指介观有序的分子筛 .间规聚苯乙烯具有熔点高、结晶速度快、弹性模量高、绝缘及抗溶剂性能优良等特点 ,具有广阔的应用前景 .自从 Ishihara等 [2～ 5]首次报道苯乙烯间规聚合以来 ,国内外对间规聚苯乙烯的均聚和共聚反应进行了大量研究 .苯乙烯在二氧化硅胶体晶中通过自由基聚合得到三维有序聚苯乙烯孔材料 ,实验表明 ,即使在亚微米的受限空间内 ,聚苯乙烯的生成和性质也会发生明显变化 [6] .本文以有序二氧化硅胶体晶为模板 ,在其…     

胶体晶体研究进展

重点阐述了有关胶体晶体的制备方法、以胶体晶体为模板制备的大孔材料，以及利用胶体晶体的三维有序结构、结构颜色等特性制备光子晶体、传感器等研究的进展。     

带电悬浮粒子胶体晶体的固定化

采用光固化技术, 以丙烯酰胺单体与亚甲基双丙烯酰胺交联剂在紫外光的照射下发生光聚合反应, 嵌入聚苯乙烯胶体晶体, 实现了胶体晶体的固定化. 结合反射光谱和Kossel衍射技术研究对照了固定化前后胶体晶体的变化, 实验结果表明, 通过这种水凝胶固定化的胶体晶体保存了未固定前悬浮液中胶体晶体的结构. 但固定化后的胶体晶体的晶面间距和晶体的尺寸都略微减小. 通过对固定化后的水凝胶长时间的反射光谱观测, 发现固定化后胶体晶体在Milli-Q水中起初会发生溶胀, 经过2-5天溶胀-消溶胀过程达到平衡, 平衡后的水凝胶胶体晶体十分稳定, 可以长时间保持胶体晶体的结构. 因此, 胶体晶体固定化不但极大地提高了悬浮液中胶体晶体的抗剪切能力, 还克服了悬浮液中胶体晶体对离子、外界干扰的敏感性, 扩大了胶体晶体的实际应用价值.     

梯度结构胶体光子晶体的制备及光子禁带调节

以改进的对流自组装方法制备层数可控的胶体光子晶体, 并通过各向同性氧等离子体(O₂ Plasma)刻蚀构造出梯度结构, 进一步通过金(Au)及无定形硅(Si)的可控沉积调节梯度结构胶体光子晶体的光子禁带, 并将该梯度结构用于罗丹明B的荧光发射增强.