阿卜杜拉国王滚球体育 大学Sci. Adv.: 人造三维分级和各向同性多孔聚合物材料

【引言】

自然界中的形状和图案一直以来都吸引着科学家。比如放射虫类矿物骨架的对称结构，蜜蜂蜂巢的完美六边形结构或者苍蝇眼中形成的细胞簇。这些结构都是由于降低表面能的更稳定的结构所驱使的。受这些图案启示，科学家已经创造出了人造分级多孔材料，这些材料在表面积、机械稳定性和选择性传输上有很好的平衡，因此，它们在生物医用方面、分离和催化领域有着很好的应用。然而，目前为止，想要复制自然界中复杂的纳米维度的几何图案依然面临很多挑战。

【成果简介】

近日，阿卜杜拉国王滚球体育 大学的Suzana P. Nunes教授课题组报道了一种简单的、非萃取的和非反应的方法来制备三维多孔材料，这些材料可以模拟一些生物系统，比如海洋生物骨架和蜂巢。这个方法通过成核和生长的方法同时发生嵌段共聚物在溶液中的自组装和宏观相分离，从而获得了微米尺度长程有序的区域。这些区域通过有序的圆柱形纳米通道相连。这个方法应用于聚苯乙烯-聚叔丁基丙烯酸酯共聚物，可在诸多方面有很好的应用。该成果以题为"Artificial3DHierarchical and Isotropic Porous Polymeric Materials"发表在Sci.Adv.上。

【图文导读】

图1.PS₆₃₆-b-P_tBA₂₅₀通过自组装形成分级结构

(a).PS₆₃₆-b-PtBA₂₅₀在玻璃板上的光学图像

(b).多孔材料的SEM截面图

(c).多孔材料的平均孔径

图2.PS₆₃₆-b-PtBA₂₅₀获得的大尺度和中尺度长程分级结构

(a).三维SEM图像

(b).SEM表面

(c).TEM截面图

(d).X射线断层图像

图3.PS₆₃₆-b-PtBA₂₅₀所形成的中尺度结构的小角度X射线光散射表征

(a).纯溶液

(b).含6% β-CD的溶液

(c).周期距离与共聚物浓度的关系

图4.宏观结构形成

图5.共聚物支架的碳酸钙矿化

(a).PS₆₃₆-b-PtBA₂₅₀SEM图像；

(b,c).SAXS和SEM表征；

(d).碳酸钙填充支架；

(d).聚合物溶解后的无机结构；

【小结】

在这个工作中，作者介绍了一种简单的、非萃取的和非反应的方法来制备三维多孔材料，这些材料可以模拟一些生物系统，比如海洋生物骨架和蜂巢。这个方法通过成核和生长的方法同时发生嵌段共聚物在溶液中的自组装和宏观相分离，从而获得了微米尺度长程有序的区域。这些区域通过有序的圆柱形纳米通道相连。这个方法应用于聚苯乙烯-聚叔丁基丙烯酸酯共聚物，可在诸多方面有很好的应用。

文献链接：Artificial 3D Hierarchical and Isotropic Porous Polymeric Materials(Sci. Adv., 2018, DOI: 10. 1126/sciadv.aat0713)

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