使用二氧化硅微球作為模板制備有序表面多孔聚酰亞胺薄膜示意圖
中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所先進(jìn)潤滑與防護(hù)材料研發(fā)中心在有序多孔聚合物薄膜制備方面取得新進(jìn)展。
研究人員提出了制備有序表面多孔聚酰亞胺薄膜的簡易方法。首先將聚酰胺酸（PAA）/二甲基甲酰胺（DMF）溶液與二氧化硅微球混合，然后在真空下干燥，從而得到有序表面PAA/二氧化硅復(fù)合薄膜。通過熱亞胺化和去除二氧化硅，得到了二維有序表面多孔聚酰亞胺薄膜。其中，二氧化硅微球表面的羰基與PAA鏈之間較強(qiáng)的氫鍵相互作用，促進(jìn)了二氧化硅微球在PAA/DMF溶液中的擴(kuò)散，從而幫助PAA/二氧化硅膠體溶液通過溶劑蒸發(fā)自組裝。研究人員還考察了制得的聚酰亞胺薄膜的潤濕性，發(fā)現(xiàn)該聚酰亞胺薄膜的有序表面結(jié)構(gòu)可將薄膜潤濕性從親水性改為疏水性。
該制備方法簡單，無需制備特殊模板、無需對反應(yīng)條件進(jìn)行精確控制；而且，可用于大規(guī)模制備有序多孔聚酰亞胺薄膜。通過改變二氧化硅微球的量和尺寸，即可調(diào)控多孔聚酰亞胺薄膜的孔徑和多孔結(jié)構(gòu)。該方法簡便易且可用于制備其它有序多孔聚合物薄膜。
二維/三維有序聚合物薄膜在催化劑、分離、光子晶體、納米電子學(xué)、生物工藝、納米結(jié)構(gòu)材料合成等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。聚酰亞胺材料具有良好的介電、熱、粘結(jié)、二維穩(wěn)定性，主要用于航空和電子工業(yè)。制備兼具良好聚酰亞胺和多孔材料性能的有序多孔聚酰亞胺一直是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。以往報道的方法或需對反應(yīng)條件精確控制，或制備過程費(fèi)時費(fèi)力，且都不適于大規(guī)模制備多孔聚酰亞胺。
該研究得到了國家杰出青年科學(xué)基金、國家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體科學(xué)基金和國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃項目的支持。研究結(jié)果發(fā)表在Langmuir（Langmuir 2010, 26(23), 18357–18361）。
