中国化学会第32届学术年会
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二氧化碳响应性宏观自组装
苏鑫* 郭钰郴 冯玉军

分会

第二十八分会:超分子组装与软物质材料

摘要

宏观超分子组装(Macroscopic supramolecular assembly,MSA)代表了超分子化学领域的新兴前沿研究方向,涉及大小超过数十微米的构筑基元,通过非键合作用连接,从而形成有序结构的过程,是实现“全尺度自组装”不可或缺的环节,已逐渐发展成为一种直接从微米尺度构筑基元制备体相超分子材料的新方法。 采用了主客体识别的方式,制备了表面带有主客体官能团的具有特定形状的水凝胶块,在主客体识别的作用下,这些凝胶块会像积木一样搭建成所需的形态。另外在这些水凝胶块中引入不同的官能团来实现pH或者氧化还原的响应,通过不同的刺激,便可以实现组装/解组装的动态变化过程,或者是对已有的三维形态进行改变。近几年发展起来的CO2刺激响应聚合物是一种智能刺激响应聚合物,在通入/排除CO2之后,聚合物的性质可以产生可逆性的变化[6]。在此调控过程中只涉及CO2和一些惰性气体,不引入其他杂质,因此具有很多潜在方面的应用价值。 结合宏观超分子组装以及二氧化碳响应性聚合物的构建原理,分别构建含有阴离子单体的水凝胶基元,和含有季铵盐的水凝胶单元,两种凝胶块在水中分别带正负电荷,且具备一定疏水性能,本身具备相互结合的趋势。当在水中加入可转换的水添加剂,N,N-二甲基乙醇胺(DMEA)之后,通入CO2由于DMEA中叔胺的质子化作用,电离出的阴阳离子分别聚集在两种凝胶块周围,凝胶块表现为电中性,从而使得凝胶块相互结合的趋势消失,达到CO2刺激响应性组装的目的。

关键词

二氧化碳;响应性宏观自组装

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