【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超分子组装，具体涉及一种基于聚合物分子刷实现超分子自组装的材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、宏观超分子组装是超分子化学领域的一个新兴研究方向，其研究对象是表面修饰有大量超分子识别基团的十微米以上的宏观构筑基元，以及它们之间基于超分子多重相互作用的碰撞、识别和组装的过程。宏观超分子组装不仅为构筑体相超分子材料提供了新的方案和研究思路，也为水下粘附材料、内源性自修复材料及组织工程支架材料的研究提供了理想的研究模型，并且在流体自组装等领域有着广泛的应用前景。然而，经过机械加工得到的宏观构筑基元，表面粗糙度通常大于分子间相互作用的力程。因此，对于表面直接修饰超分子官能团的宏观构筑基元，在发生碰撞时，若构筑基元表面模量较高则只有少数超分子官能团能够达到相互作用的力程，从而影响宏观界面的稳定组装，导致宏观超分子组装难以实现。如何突破宏观构筑基元表面粗糙度及表面斥力的限制是实现宏观超分子组装的关键。
2、目前，对于低模量的凝胶材料，由于其模量较低，故材料可以提供足够的变形能力，使表面上较多的官能团相互识别，进而完成构筑基元的组装过程。一般仅需通过自由基聚合等方式将超分子官能团修饰于构筑基元表面，即可以实现宏观界面的超分子识别和组装。然而由于低模量凝胶材料的机械性能较差，限制了其在诸多方面的应用。对于非凝胶类的刚性材料，我们曾经提出的“柔性间隔层”概念，通过在表面修饰柔性层，降低构筑基元的表面模量，赋予其表面足够的流动性，在部分超分子官能团组装后拉动界面变形，使更多的超分子官能团实现组装，进而完成宏观超分子组装过
3、当前主要有两种方法来进行表面修饰制备“柔性间隔层”。(1)通过交替层状自组装的方法，在构筑基元表面引入聚电解质多层膜依次作为柔性间隔层和超分子识别层，提高表面变形能力，实现宏观超分子组装过程(adv.mater.,2014,26,3009)。但是此种修饰方法存在一些问题，首先制备过程繁琐，需要反复浸入带有不同官能团的聚合物溶液中，长达十几至几十个循环，并且期间还需要溶剂清洗，导致耗时长、效率低。与此同时，由于聚电解质多层膜与基底表面多依赖超分子相互作用等非共价相互作用结合，导致聚电解质多层膜在外力的作用下易与基底分离，稳定性较差，且聚电解质多层膜的层与层之间依赖非共价键连接，在强酸碱、高浓度盐溶液环境中难以稳定存在。(2)通过在表面修饰含有超分子官能团的水凝胶涂层，有效地降低表面模量，实现组装过程(acs appl.mater.interfaces,2023,15,21640)。然而，水凝胶涂层的制备需要进行紫外光的照射引发，故对于立方体类构筑基元需要逐面修饰6次，修饰过程繁琐。
4、因此，亟需研发一种稳定性强、结构可调控性好、制备简单高效的超分子自组装材料。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种基于聚合物分子刷实现超分子自组装的材料及其制备方法和应用。
2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种超分子自组装材料，其中，所述超分子自组装材料包括第一材料和第二材料；
3、其中，所述第一材料包括第一基底和接枝于第一基底上的第一聚合物分子刷；所述第二材料包括第二基底和接枝于第二基底上的第二聚合物分子刷；
4、所述第一聚合物分子刷上修饰有第一超分子官能团；所述第二聚合物分子刷上修饰有第二超分子官能团；
5、所述第一材料和第二材料之间通过第一超分子官能团和第二超分子官能团之间的超分子相互作用进行自组装。
6、本专利技术第二方面提供一种根据第一方面所述的超分子自组装材料的制备方法，其中，所述方法包括：将修饰有第一超分子官能团的第一聚合物分子刷接枝于第一基底上得到第一材料；将修饰有第二超分子官能团的第二聚合物分子刷接枝于第二基底上得到第二材料。
7、本专利技术第三方面提供根据第一方面所述的超分子自组装材料或根据第二方面所述的制备方法得到的超分子自组装材料在水下粘附、组织工程材料搭建、精准组装和自修复中的应用。
8、通过上述技术方案，本专利技术所取得的有益技术效果如下：
9、(1)本专利技术提供的超分子自组装材料可采用多种基底和多种超分子官能团，适用性强；并且制备过程简单高效。
10、(2)本专利技术提供的超分子自组装材料具有高结构稳定性，在聚合物分子刷的接枝过程中，聚合单体与单体之间，聚合物分子刷与基底之间，或大分子单体之间是通过化学键合的方式稳定结合(而非物理吸附)，键能更高，故最终聚合完成的聚合物分子刷机械稳定性更高，并且对酸碱盐环境的耐受性较好，化学稳定性也更强。
11、(3)本专利技术提供的超分子自组装材料的结构可调控性好，通过控制反应时间控制聚合物分子刷的长度，通过控制引发剂浓度或引发位点数目控制聚合物分子刷的接枝密度，二者相辅相成，共同实现对聚合物分子刷厚度、形态、尺寸等结构因素的控制，从而有利于实现对宏观表面间超分子相互作用力的控制。
12、(4)本专利技术利用聚合物分子刷可以实现构筑基元表面各向异性的选择性修饰和图案化修饰，如通过聚二甲基硅氧烷涂层保护构筑基元上不希望修饰聚合物分子刷的表面或区域，实现宏观构筑基元表面的各向异性修饰；通过光刻掩模技术实现构筑基元表面特定区域的图案化修饰。这些方式为进一步丰富超分子体相材料的结构提供新思路。
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1.一种超分子自组装材料，其特征在于，所述超分子自组装材料包括第一材料和第二材料；
2.根据权利要求1所述的超分子自组装材料，其中，所述第一基底和第二基底独立地选自无机材料、高分子材料和金属材料中的至少一种；
3.根据权利要求1或2所述的超分子自组装材料，其中，所述第一超分子官能团为正电超分子官能团，所述第二超分子官能团为负电超分子官能团；
4.根据权利要求1-3中任一项所述的超分子自组装材料，其中，所述第一超分子官能团为主体超分子官能团，所述第二超分子官能团为客体超分子官能团；
5.根据权利要求1-4中任一项所述的超分子自组装材料，其中，所述第一超分子官能团和第二超分子官能团为氢键超分子官能团；
6.根据权利要求1-5中任一项所述的超分子自组装材料，其中，所述第一聚合物分子刷和第二聚合物分子刷的厚度独立地为30-300nm，优选为100-300nm。
7.一种根据权利要求1-6中任一项所述的超分子自组装材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将修饰有第一超分子官能团的第一聚合物分子刷接枝于第一基底上得到第
8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述接枝采用电子转移活化再生催化剂-原子转移自由基聚合法或可逆加成-断裂链转移自由基聚合法。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其中，在接枝前，对第一基底和第二基底进行预处理。
10.根据权利要求1-6中任一项所述的超分子自组装材料或根据权利要求7-9中任一项所述的制备方法得到的超分子自组装材料在水下粘附、组织工程材料搭建、精准组装和自修复中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种超分子自组装材料，其特征在于，所述超分子自组装材料包括第一材料和第二材料；
2.根据权利要求1所述的超分子自组装材料，其中，所述第一基底和第二基底独立地选自无机材料、高分子材料和金属材料中的至少一种；
3.根据权利要求1或2所述的超分子自组装材料，其中，所述第一超分子官能团为正电超分子官能团，所述第二超分子官能团为负电超分子官能团；
4.根据权利要求1-3中任一项所述的超分子自组装材料，其中，所述第一超分子官能团为主体超分子官能团，所述第二超分子官能团为客体超分子官能团；
5.根据权利要求1-4中任一项所述的超分子自组装材料，其中，所述第一超分子官能团和第二超分子官能团为氢键超分子官能团；
6.根据权利要求1-5中任一项所述的超分子自组装材料，其中，所述第一聚合物分子刷和第二聚...
【专利技术属性】
技术研发人员：石峰，成梦娇，侯方玮，朱桂强，林翠玲，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：
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