本发明专利技术公开了一种刺激响应性高分子接枝的褶皱智能表面及其制备方法与应用，涉及智能表面技术领域。该制备方法包括：将刺激响应性高分子接枝至具有褶皱结构的样品表面；其中，具有褶皱结构的样品是通过将表面沉积有金属膜的热缩片加热热缩得到，刺激响应性高分子具有能与金属膜接枝的官能团。本申请可以方便地将刺激响应性高分子接枝到具有褶皱结构的样品表面，制备方法简单。所得褶皱智能表面具有可切换的润湿性，并可实现酸碱性液滴的定向传输。该刺激响应性高分子接枝的褶皱智能表面可广泛应用于微流控、生物医药、分离工程等诸多领域，应用前景广阔。
Wrinkle smart surface of responsive polymer grafts and its preparation and Application
【技术实现步骤摘要】
刺激响应性高分子接枝的褶皱智能表面及其制备方法与应用
本专利技术涉及智能表面
，具体而言，涉及一种刺激响应性高分子接枝的褶皱智能表面及其制备方法与应用。
技术介绍
智能表面指的是一类可对外部刺激做出“智能”响应行为的表面。它的出现迎合了人们对于材料智能化的需求，引起了学术界和工业界的广泛兴趣，是现阶段功能材料研究的热点之一。外界环境的刺激主要包括物理刺激(如热、光、电、磁、力等)、化学刺激(如pH、氧化还原剂、气体等)和生化刺激(如抗原、酶蛋白质和葡萄糖等)。外界刺激所触发的响应行为通常表现为表面宏观性质的剧烈变化，包括润湿性、渗透性、粘附性、吸附性以及力学或光学特性等，从未表现出相应的传感、检测、自修复、自驱动等功能。智能表面目前已应用于许多领域，例如在微流控领域，润湿性可切换的表面用以制造自驱动的泵、阀门等装置以实现微流体智能传输；在生物医药方面，对温度、离子浓度以及蛋白质等响应的表面有助于实现药物的可控包载与释放；在分离科学领域，渗透性可切换的微孔膜可用于气体分离、污水处理、海水淡化、水油分离等方面的应用。此外，智能表面在环境检测、组织工程、信息处理等其他方面的应用也得到了广泛关注。最常见的构造智能表面的方法是将各种刺激响应性高分子材料接枝在表面上，即依赖表面接枝的高分子实现智能表面的刺激响应性。在受到外界刺激后，响应性高分子自身的分子链构型或官能团状态发生较大的变化，从而导致表面的润湿性、粘附性、透光性等性质的改变。一般而言，由于高分子接枝密度存在限制，因此通常表面性质改变幅度并不大，即智能表面的可切换性不高。通过表面粗糙化的方式可以在一定程度上增强智能表面的性能切换幅度。例如，在平的表面上接枝响应性高分子，其表面接触角的切换幅度通常在30°左右，而在粗糙的表面上则可实现表面润湿性从超亲水到超疏水的转变。制造粗糙表面的方法包括光刻、刻蚀、纳米颗粒喷涂以及模板辅助等方法。这些方法要么工艺复杂、成本高，要么制备的结构单一、可控性差。鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种刺激响应性高分子接枝的褶皱智能表面的制备方法，该制备方法将高分子接枝至褶皱结构的表面，从而获得具有可切换润湿性的刺激响应性高分子接枝的褶皱智能表面，且整个制备方法简单。本专利技术的另一目的在于提供一种刺激响应性高分子接枝的褶皱智能表面，其具有可切换的润湿性。本专利技术的又一目的在于提供一种刺激响应性高分子接枝的褶皱智能表面的应用。本专利技术是这样实现的：第一方面，实施例提供一种刺激响应性高分子接枝的褶皱智能表面的制备方法，其包括：将刺激响应性高分子接枝至具有褶皱结构的样品表面；其中，所述具有褶皱结构的样品是通过在热缩片表面沉积金属膜，将沉积有所述金属膜的所述热缩片加热进行热缩后得到的，所述刺激响应性高分子的链中含有能与所述金属膜接枝的官能团。在可选的实施方式中，所述金属膜的材质为Au、Ag、Al、Sn或Ti；所述官能团为巯基或胺基；优选地，所述金属膜为Au，所述官能团为巯基。在可选的实施方式中，在接枝时的浸泡时间为12-18h；优选地，接枝完成后，还包括将获得的产品取出，清洗后干燥；优选地，利用乙醇溶剂进行清洗；优选地，利用氮气进行吹干。在可选的实施方式中，在所述热缩片的表面采用磁控溅射沉积所述金属膜；优选地，所述热缩片的材料为PS、PE和PVC中的任一者；优选地，磁控溅射沉积所述金属膜的溅射功率为80-120W；优选地，磁控溅射沉积所述金属膜的氩气流速20-30sccm；优选地，磁控溅射沉积所述金属膜的溅射时间为50-400s；优选地，加热进行热缩时的加热温度为130-150℃；优选地，加热进行热缩时的加热时间为25-35min。在可选的实施方式中，在将沉积有所述金属膜的所述热缩片加热进行热缩之前，在所述金属膜的表面形成预设镂空图案；优选地，所述预设镂空图案为三角形的阵列图案；优选地，所述三角形为等边三角形，优选地，所述预设镂空图案中，每个三角形的底边长度为100-500μm，每个三角形的高为200-1000μm；优选地，所述预设镂空图案中，任意两排相邻的三角形之间的间距为50-150μm，任意两列相邻的三角形之间的间距为50-150μm。在可选的实施方式中，在沉积所述金属膜之前，通过在所述热缩片的表面覆盖镂空模板再进行溅射以形成所述预设镂空图案；或者，在沉积所述金属膜之后，在所述金属膜上通过激光直写以形成预设镂空图案。在可选的实施方式中，通过将所述具有褶皱结构的样品浸泡于所述刺激响应性高分子的溶液中以进行接枝；所述刺激响应性高分子的溶液是通过将刺激响应性高分子溶解于有机溶剂中获得的，所述刺激响应性高分子的浓度为0.5-2mmol/L；优选地，所述有机溶剂为乙醇、甲醇和水中的一种或多种的混合物。在可选的实施方式中，所述刺激响应性高分子的制备方法为：在反应溶剂中加入单体、引发剂和链转移剂进行RAFT聚合反应；优选地，所述单体包括甲基丙烯酸二乙氨基乙酯、丙烯酸、N-异丙基丙烯酰胺、含螺吡喃官能团单体和含偶氮苯官能团单体中的一种或多种的混合物；优选地，所述引发剂为AIBN；优选地，所述链转移剂为双硫代酯衍生物或三硫代酯衍生物；优选地，所述链转移剂为4-氰基戊酸二硫代苯甲酸；优选地，所述反应溶剂为四氢呋喃、二氧六环、二氯甲烷和甲醇中的一种或多种的混合物；优选地，在进行所述RAFT聚合反应时的反应温度为70-80℃；优选地，在进行所述RAFT聚合反应时的反应时间为6-12h；优选地，在进行所述RAFT聚合反应之前，先对反应体系进行除氧，且在反应过程中隔绝氧气并搅拌；优选地，在所述RAFT聚合反应完成后，接触空气以进行淬灭，接着将反应溶液进行沉淀后提纯。第二方面，实施例提供一种刺激响应性高分子接枝的褶皱智能表面，其是采用如前述实施方式任一项所述的刺激响应性高分子接枝的褶皱智能表面的制备方法制备而得。第三方面，实施例提供如前述实施方式所述的刺激响应性高分子接枝的褶皱智能表面在微流体智能传输、对药物的可控包载与释放、气体分离、污水处理、海水淡化、水油分离、环境检测、组织工程或信息处理中的应用。本专利技术具有以下有益效果：本申请通过金属膜和与其能够接枝的官能团的配合，将刺激响应性高分子接枝至具有褶皱结构的样品表面，制备方法简单。制备获得的刺激响应性高分子接枝的褶皱智能表面相较于将刺激响应性高分子接枝至平的表面而言，褶皱结构能够增强智能表面的性能切换幅度，可实现表面润湿性从超亲水到超疏水的转变，通过该方法构造的褶皱智能表面，其具有可切换的润湿性，并可实现酸碱性液滴的定向传输。该刺激响应性高分子接枝的褶皱智能表面可广泛应用于微流体智能传输、对药物的可控包载与释放、气体分离、污水处理、海水淡化、水油分离、环境检测、组织本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种刺激响应性高分子接枝的褶皱智能表面的制备方法，其特征在于，其包括：/n将刺激响应性高分子接枝至具有褶皱结构的样品表面；/n其中，所述具有褶皱结构的样品是通过在热缩片表面沉积金属膜，将沉积有所述金属膜的所述热缩片加热进行热缩后得到的，所述刺激响应性高分子的链中含有能与所述金属膜接枝的官能团。/n
【技术特征摘要】
1.一种刺激响应性高分子接枝的褶皱智能表面的制备方法，其特征在于，其包括：
将刺激响应性高分子接枝至具有褶皱结构的样品表面；
其中，所述具有褶皱结构的样品是通过在热缩片表面沉积金属膜，将沉积有所述金属膜的所述热缩片加热进行热缩后得到的，所述刺激响应性高分子的链中含有能与所述金属膜接枝的官能团。
2.根据权利要求1所述的刺激响应性高分子接枝的褶皱智能表面的制备方法，所述金属膜的材质为Au、Ag、Al、Sn或Ti；所述官能团为巯基或胺基；
优选地，所述金属膜为Au，所述官能团为巯基。
3.根据权利要求1所述的刺激响应性高分子接枝的褶皱智能表面的制备方法，其特征在于，在接枝时的浸泡时间为12-18h；
优选地，接枝完成后，还包括将获得的产品取出，清洗后干燥；
优选地，利用乙醇溶剂进行清洗；
优选地，利用氮气进行吹干。
4.根据权利要求1所述的刺激响应性高分子接枝的褶皱智能表面的制备方法，其特征在于，在所述热缩片的表面采用磁控溅射沉积所述金属膜；
优选地，所述热缩片的材料为PS、PE和PVC中的任一者；
优选地，磁控溅射沉积所述金属膜的溅射功率为80-120W；
优选地，磁控溅射沉积所述金属膜的氩气流速20-30sccm；
优选地，磁控溅射沉积所述金属膜的溅射时间为50-400s；
优选地，加热进行热缩时的加热温度为130-150℃；
优选地，加热进行热缩时的加热时间为25-35min。
5.根据权利要求1所述的刺激响应性高分子接枝的褶皱智能表面的制备方法，其特征在于，在将沉积有所述金属膜的所述热缩片加热进行热缩之前，在所述金属膜的表面形成预设镂空图案；
优选地，所述预设镂空图案为三角形的阵列图案；
优选地，所述三角形为等边三角形，
优选地，所述预设镂空图案中，每个三角形的底边长度为100-500μm，每个三角形的高为200-1000μm；
优选地，所述预设镂空图案中，任意两排相邻的三角形之间的间距为50-150μm，任意两列相邻的三角形之间的间距为50-150μm。
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱世平，张浩然，张祺，朱贺，
申请(专利权)人：香港中文大学深圳，
类型：发明
国别省市：广东;44
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