仿生蜂窩狀多孔膜的制備和性質(zhì)研究.pdf

1、學(xué)習(xí)自然的仿生設(shè)計原理為創(chuàng)造新型結(jié)構(gòu)及功能材料提供了優(yōu)異的方法和途徑。近年來，仿蜂窩狀有序多孔膜材料因在光電器件、高效催化、生命科學(xué)、微納過濾等諸多領(lǐng)域具有重要的科學(xué)價值和應(yīng)用前景，受到了人們的廣泛關(guān)注。然而通透結(jié)構(gòu)多孔膜的制備和多孔膜的多元化應(yīng)用研究仍顯不足。基于以上背景，本文以水滴模板法為基礎(chǔ)，在不同條件下制備出一系列有機(jī)或有機(jī)/無機(jī)復(fù)合多孔膜，不僅實(shí)現(xiàn)了AAO基底上通透結(jié)構(gòu)多孔膜的制備，而且將蜂窩狀多孔膜應(yīng)用于仿生離子通道和超浸潤

2、材料研究，具體內(nèi)容如下:
　　1.蜂窩狀聚酰亞胺(PI)多孔膜的制備和成孔條件對其形貌影響。論文采用水滴模板法，選取五種濃度PI的三氯甲烷溶液在五種氣流速率下制備出一系列不同形貌的多孔膜。SEM分析表明多孔膜孔徑隨聚合物濃度和氣流速率增加而減小，總體分布為0.21μm-1.41μm。當(dāng)聚合物濃度為1％-1.5％和氣流速率為1 L/min-2 L/min時多孔膜成孔較為規(guī)整，而濃度和氣流較大時孔徑分布較亂甚至無法成孔;在聚合物濃度為

3、1％和氣流速率2 L/min的優(yōu)化條件下于不同浸潤性和粗糙度的陽極氧化鋁(AAO)基底上制膜，發(fā)現(xiàn)膜孔徑隨基底疏水性和粗糙度增加而變大，同時在200-300 nm孔徑的親水AAO基底上成功制備出通孔結(jié)構(gòu)多孔膜，該通孔膜具有對水的單向滲透性質(zhì)。
　　2.蜂窩狀PI/AAO復(fù)合多孔膜的制備和離子傳輸性質(zhì)研究。利用水滴模板法，以五種孔徑AAO為基底制備了PI/AAO復(fù)合多孔膜，并將其創(chuàng)新性應(yīng)用于仿生離子通道研究。結(jié)果表明孔徑為27nm、

4、60nm和95nm的三種AAO所制復(fù)合膜通道具有酸堿響應(yīng)離子傳輸整流特性，整流值隨AAO孔徑減小和電解質(zhì)濃度增大而增加，并在堿性環(huán)境下最高。而孔徑較大AAO所制復(fù)合膜和單一的AAO孔道則無整流性。結(jié)合SEM分析表明，整流性的產(chǎn)生是由復(fù)合膜孔道的結(jié)構(gòu)、表面電荷和浸潤性非對稱綜合引起，而浸潤性的差異導(dǎo)致了酸堿環(huán)境下整流方向的統(tǒng)一。
　　3.蜂窩狀多孔氧化鐵涂層的制備和其超浸潤性研究。通過水滴模板法和旋涂法協(xié)作，制各了三種比例聚（苯乙烯