阿卜杜拉國王科技大學Sci. Adv.: 人造三維分級和各向同性多孔聚合物材料

【引言】

自然界中的形狀和圖案一直以來都吸引著科學家。比如放射蟲類礦物骨架的對稱結構，蜜蜂蜂巢的完美六邊形結構或者蒼蠅眼中形成的細胞簇。這些結構都是由于降低表面能的更穩定的結構所驅使的。受這些圖案啟示，科學家已經創造出了人造分級多孔材料，這些材料在表面積、機械穩定性和選擇性傳輸上有很好的平衡，因此，它們在生物醫用方面、分離和催化領域有著很好的應用。然而，目前為止，想要復制自然界中復雜的納米維度的幾何圖案依然面臨很多挑戰。

【成果簡介】

近日，阿卜杜拉國王科技大學的Suzana P. Nunes教授課題組報道了一種簡單的、非萃取的和非反應的方法來制備三維多孔材料，這些材料可以模擬一些生物系統，比如海洋生物骨架和蜂巢。這個方法通過成核和生長的方法同時發生嵌段共聚物在溶液中的自組裝和宏觀相分離，從而獲得了微米尺度長程有序的區域。這些區域通過有序的圓柱形納米通道相連。這個方法應用于聚苯乙烯-聚叔丁基丙烯酸酯共聚物，可在諸多方面有很好的應用。該成果以題為"Artificial ?3D?Hierarchical and Isotropic Porous Polymeric Materials"發表在Sci.?Adv.上。

【圖文導讀】

圖1.?PS₆₃₆-b-P_tBA₂₅₀通過自組裝形成分級結構

(a).PS₆₃₆-b-PtBA₂₅₀在玻璃板上的光學圖像

(b).多孔材料的SEM截面圖

(c).多孔材料的平均孔徑

圖2. PS₆₃₆-b-PtBA₂₅₀獲得的大尺度和中尺度長程分級結構

(a).三維SEM圖像

(b).SEM表面

(c).TEM截面圖

(d).X射線斷層圖像

圖3. PS₆₃₆-b-PtBA₂₅₀所形成的中尺度結構的小角度X射線光散射表征

(a).純溶液

(b).含6% β-CD的溶液

(c).周期距離與共聚物濃度的關系

圖4. 宏觀結構形成

圖5. 共聚物支架的碳酸鈣礦化

(a).PS₆₃₆-b-PtBA₂₅₀?SEM圖像；

(b,c).SAXS和SEM表征；

(d).碳酸鈣填充支架；

(d).聚合物溶解后的無機結構；

【小結】

在這個工作中，作者介紹了一種簡單的、非萃取的和非反應的方法來制備三維多孔材料，這些材料可以模擬一些生物系統，比如海洋生物骨架和蜂巢。這個方法通過成核和生長的方法同時發生嵌段共聚物在溶液中的自組裝和宏觀相分離，從而獲得了微米尺度長程有序的區域。這些區域通過有序的圓柱形納米通道相連。這個方法應用于聚苯乙烯-聚叔丁基丙烯酸酯共聚物，可在諸多方面有很好的應用。

文獻鏈接：Artificial ?3D?Hierarchical and Isotropic Porous Polymeric Materials(Sci. Adv., 2018, DOI: 10. 1126/sciadv.aat0713)

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