五彩斑斕的天然或人工合成的膠體晶體吸引了普通人的眼光,也吸引了科學工作者的關注。研究表明,膠體晶體在很多方面,特別是光學、顯示、傳感、模板制備等高技術領域都有著重要的用途。膠體晶體通常由SiO2、PS或PMMA等硬的膠體粒子自組裝而成。實際上,軟的膠體粒子,如Poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM)微凝膠小球,也能自組裝成為膠體晶體。與SiO2等硬的膠體粒子不同,微凝膠小球可壓縮,可形變。更重要的是,PNIPAM微凝膠還具有刺激響應性。當溫度、離子強度等環境條件發生變化時,其粒徑可發生顯著變化。
由于這些特點,PNIPAM微凝膠膠體晶體對缺陷具有較大的容忍度,更易制備大尺度、缺陷少的膠體晶體。由于PNIPAM微凝膠的刺激響應性,由其構成的膠體晶體也具有相應的刺激響應性。 這是由硬球構成的膠體晶體所不具備的. 這一獨特性質,使微凝膠膠體晶體有望應用于光的智能調控、傳感等重要領域。
南開大學化學學院張擁軍教授在《高分子學報》2017年第11期發表的綜述中對微凝膠膠體晶體研究進行了系統總結。一方面微凝膠的組裝與普通的硬的膠體粒子有相似之處,但由于其軟物質的特性以及特有的刺激響應性,微凝膠展現了更為豐富的組裝行為。微凝膠膠體晶體應用的研究也已展開。例如它可作為原子晶體的模型研究晶體的結晶和熔化.在這方面,PNIPAM微凝膠被認為是研究結晶和熔化過程最佳的膠體原子。以微凝膠膠體晶體為模板可以制備具有特殊有序結構的新材料。利用其特殊的光學性質及其刺激響應性還可設計新型的光學開關和光學傳感器等。
參考文獻
Guan Ying, Zhang Yong-jun. Progress in the Study of Microgel Colloidal Crystals. Acta Polymerica Sinica, 2017 (11): 1739-1752
鏈接地址: http://www.gfzxb.org/CN/abstract/abstract14929.shtml
下載:微凝膠膠體晶體研究進展
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