【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物医用材料表界面调控领域，具体涉及在聚合物表面暴露高度可调的氧化锌纳米棒阵列及其制备。
技术介绍
1、氧化锌是重要的ⅱ-ⅵ族半导体氧化物，禁带宽度为3.37ev，室温激子束缚能为60mev。晶体结构属于六方晶系，具有纤锌矿结构，每个原子与四个原子按四面体排布，为极性半导体，是一种兼有半导体性、压电性、热电性、光导电性、催化性、光吸收散射性和荧光性等多种功能的薄膜材料。因此氧化锌在橡胶、油漆、油墨和涂料、污水处理、太阳能电池、表面声波、压电材料、石油化工、磁性材料、陶瓷、气体传感器、变阻器、紫外屏蔽、高效光催化剂等方面有着广泛的应用。
2、zno作为一种具有光致亲水性的紫外光响应材料，具有超疏水超亲水可逆性转变特性：zno纳米棒由于其c轴择优取向性，具有低表面能的非极性面占主导地位，因此表现疏水行为；在紫外光照下，光子吸附会产生电子空穴对，在纳米棒表面和液体反应，促进液体扩散，形成光致亲水作用。因此，zno有望在微流体器件中作为润湿特性响应的智能开关，甚至可以实现微流体的驱动与控制。
3、已有的针对zno表面润湿性的研究往往侧重于zno的合成与化学修饰，通常依赖于调节zno本身或者对zno进行化学修改的制备方法。例如，通过湿化学法在基底上定向生长纳米氧化锌晶体，采用一系列的烷醇酸调整其表面的润湿能力，从而制备出纳米氧化锌基底的超疏水性表面，此表面的接触角大于150°。而且，研究发现，只有烷醇酸的碳链长度大于16时，修饰后的表面才表现出稳定的超疏水性能。再例如，利用低表面能的有机分子膜对zno
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种在聚合物表面暴露高度可调的氧化锌纳米棒阵列及其制备。本专利技术可以通过调整制备参数来获得在聚合物薄膜表面具有不同包埋程度的氧化锌纳米棒阵列，从而具备生理环境下不同的锌离子微环境与光致亲疏水性变化，可应用于生物医疗领域中锌离子微环境和光致亲疏水性变化对细胞的协同作用。本专利技术的制备方法工艺简单，易于实现，有利于进行推广应用。
2、为了实现上述目的，本专利技术采取了以下技术方案：
3、在本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种基于聚合物的氧化锌纳米棒阵列薄膜，包括聚合物薄膜和生长在所述聚合物薄膜表面的氧化锌纳米棒阵列，所述氧化锌纳米棒阵列被所述聚合物薄膜部分或全部包埋。
4、在本专利技术的一些具体实例中，所述氧化锌纳米棒的直径在20～200nm之间。
5、在本专利技术的一些具体实例中，所述氧化锌纳米棒的原始生长高度为200～4000nm。
6、在本专利技术的一些具体实例中，所述聚合物选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯三氟乙烯共聚物、聚三氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯醚等含氟均聚物或共聚物、聚乳酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯腈、奇数尼龙、丝素蛋白、聚羟基丁酸酯和聚脲中至少一种。
7、在本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种上述基于聚合物的氧化锌纳米棒阵列薄膜的制备方法，包括以下步骤：
8、(1)将二水乙酸锌和溶剂混合，搅拌10～180min后，向其中加入聚合物，继续搅拌2h～6h至完全溶解，形成混合液；其中，所述溶剂、二水乙酸锌、聚合物的投料比为1ml：(1.1～55)mg：(55～220)mg；将所述混合液转移至基板上，涂布成0.1mm～1.5mm厚度的条带；将所述条带在140～300℃下退火30～90min，获得带有晶种的聚合物薄膜；
9、(2)将摩尔比为1:1的六水合硝酸锌和六次甲基四胺依次溶解于去离子水中，配制成生长溶液；所述生长溶液中，六水合硝酸锌的浓度为0.005～0.05mol/l，六次甲基四胺的浓度为0.005～0.05mol/l；
10、(3)将步骤(1)得到的带有晶种的聚合物薄膜置于反应釜内胆中，向所述反应釜内胆中加入所述生长溶液后，将所述反应釜内胆置于反应釜中，在80～140℃下保温1～8h，获得复合薄膜；
11、(4)在空气气氛中将所述复合薄膜在140～300℃的热板上保温0.5～60min后，自然冷却，获得目标产物。
12、在本专利技术的一些具体实例中，在所述条带退火前，先在-0.1～0mpa的相对真空度、30～80℃温度下干燥，直至所述溶剂完全挥发。
13、在本专利技术的一些具体实例中，步骤(1)中，所述聚合物选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯三氟乙烯共聚物、聚三氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯醚等含氟均聚物或共聚物、聚乳酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯腈、奇数尼龙、丝素蛋白、聚羟基丁酸酯和聚脲中至少一种。
14、在本专利技术的一些具体实例中，步骤(1)中，所述的溶剂选自n,n二甲基甲酰胺、二氧六环、二氯甲烷和丙酮中至少一种。
15、在本专利技术的一些具体实例中，步骤(1)中，所述条带的退火温度为210℃，退火时间为60min。
16、在本专利技术的一些具体实例中，步骤(3)中，所述生长溶液的体积以不超过所述反应釜内胆容积的80％为宜，以所述生长溶液的体积为所述反应釜内胆容积的70～80％为佳。
17、在本专利技术的第三方面，本专利技术提供了另一种上述基于聚合物的氧化锌纳米棒阵列薄膜的制备方法，包括以下步骤：
18、(1)将溶剂和聚合物按照投料比为1ml：(55～220)mg进行混合，搅拌2h～6h，得到聚合物溶液；将所述聚合物溶液转移至基板上，涂布成0.1mm～1.5mm厚度的条带；将所述条带在140～300℃下退火30～90min，获得退火的聚合物薄膜；在所述退火的聚合物薄膜表面以2000～8000rpm的转速旋涂二水合乙酸锌的乙醇溶液，再在100～140℃下保温0.5～3h，获得表面带有晶种的聚合物薄膜；所述二水合乙酸锌的乙醇溶液中，二水合乙酸锌的浓度为0.05～1mol/l；
19、(2)将摩尔比为1:1的六水合硝酸锌和六次甲基四胺依次溶解于去离子水中，配制成生长溶液；所述生长溶液中，六水合硝酸锌的浓度为0.005～0.05mol/l，六次甲基四胺的浓度为0.005～0.05mol/l；
20、(3)将步骤(1)得到的带有晶种的聚合物薄膜置于反应釜内胆中，向所述反应釜内胆中加入所述生长溶液后，将所述反应釜内胆置于反应釜中，在80～140℃下保温1～8h，获得复合薄膜；
21、(4)在空气气氛中，将所述复合薄膜在140～300℃的热板上保温0.5～60min后，自然冷却，获得目标产物。
22、在本专利技术的一些具体实例中，步骤(1)中，所述聚合物选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯三氟乙烯共聚物、聚三氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯醚等含氟均聚物或共聚物、聚乳酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯腈、奇数尼龙、丝素蛋白、聚羟基丁酸酯和聚脲中至少一种。
23、在本专利技术的一些具体实本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于聚合物的氧化锌纳米棒阵列薄膜，其特征在于，包括聚合物薄膜和生长在所述聚合物薄膜表面的氧化锌纳米棒阵列，所述氧化锌纳米棒阵列被所述聚合物薄膜部分或全部包埋。
2.如权利要求1所述的基于聚合物的氧化锌纳米棒阵列薄膜，其特征在于，所述氧化锌纳米棒的直径为20～200nm。
3.如权利要求1所述的基于聚合物的氧化锌纳米棒阵列薄膜，其特征在于，所述氧化锌纳米棒的原始生长高度为200～4000nm。
4.如权利要求1～3中任一项所述的基于聚合物的氧化锌纳米棒阵列薄膜，其特征在于，所述聚合物选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯三氟乙烯共聚物、聚三氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯醚、聚乳酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯腈、奇数尼龙、丝素蛋白、聚羟基丁酸酯和聚脲中至少一种。
5.如权利要求1～4中任一项所述的基于聚合物的氧化锌纳米棒阵列薄膜的制备方法，包括以下步骤：
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，在所述条带退火前，先在-0.1～0Mpa的相对真空度、30～80℃温度下干燥，直至
7.如权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚合物选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯三氟乙烯共聚物、聚三氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯醚、聚乳酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯腈、奇数尼龙、丝素蛋白、聚羟基丁酸酯和聚脲中至少一种。
8.如权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的溶剂选自N,N二甲基甲酰胺、二氧六环、二氯甲烷和丙酮中至少一种。
9.如权利要求1～4中任一项所述的基于聚合物的氧化锌纳米棒阵列薄膜的制备方法，包括以下步骤：
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚合物选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯三氟乙烯共聚物、聚三氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯醚、聚乳酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯腈、奇数尼龙、丝素蛋白、聚羟基丁酸酯和聚脲中至少一种；所述的溶剂选自N,N二甲基甲酰胺、二氧六环、二氯甲烷和丙酮中至少一种。
...【技术特征摘要】
1.一种基于聚合物的氧化锌纳米棒阵列薄膜，其特征在于，包括聚合物薄膜和生长在所述聚合物薄膜表面的氧化锌纳米棒阵列，所述氧化锌纳米棒阵列被所述聚合物薄膜部分或全部包埋。
2.如权利要求1所述的基于聚合物的氧化锌纳米棒阵列薄膜，其特征在于，所述氧化锌纳米棒的直径为20～200nm。
3.如权利要求1所述的基于聚合物的氧化锌纳米棒阵列薄膜，其特征在于，所述氧化锌纳米棒的原始生长高度为200～4000nm。
4.如权利要求1～3中任一项所述的基于聚合物的氧化锌纳米棒阵列薄膜，其特征在于，所述聚合物选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯三氟乙烯共聚物、聚三氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯醚、聚乳酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯腈、奇数尼龙、丝素蛋白、聚羟基丁酸酯和聚脲中至少一种。
5.如权利要求1～4中任一项所述的基于聚合物的氧化锌纳米棒阵列薄膜的制备方法，包括以下步骤：
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，在所述条带退火前，先在-0.1～0mpa的相...
【专利技术属性】
技术研发人员：程逵，范思源，吴程伟，翁文剑，
申请(专利权)人：浙江大学温州研究院，
类型：发明
国别省市：
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