聚合物纳米线(或称蠕虫状胶束)由于其高度各向异性的形貌结构而展示出许多优异的性能和广阔的应用前景,比如作为流变改性剂、超级絮凝剂、高效的Pickering乳化剂以及用于干细胞培养/存储的可灭菌凝胶。然而获得聚合物纳米线的实验室窗口往往非常窄,从而导致制备聚合物纳米线的难度较大并且重复性非常差。聚合诱导自组装(PISA)是近年来发展起来的一种高效的制备聚合物纳米材料的方法。基于PISA的形貌相图构建在一定程度上缓解了聚合物纳米线制备难度大和可重复性差的问题,但是这并没有改变“获得聚合物纳米线的实验室窗口非常窄”这一现状。实际上,在制备聚合物纳米线时,即使有预先构建的形貌相图为参考,少量的试错依然在所难免。在实验室的制备当量下(克级或毫克级),通过少量的试错来制备聚合物纳米线并不会造成太大的浪费,然而当放大生产时势必会使制备成本急剧攀升。因此如何扩大聚合物纳米线的形貌相区从而提高制备聚合物纳米线的可重复性是制约其进一步应用的一个瓶颈问题。
图1. 传统PISA和原位交联PISA对比示意图。
交联通常会限制疏溶剂链段的活动能力从而阻止形貌转变的发生,因此利用原位交联PISA很难制备具有高阶形貌(比如纳米线和囊泡)的纳米材料。作者前期曾通过单体和低反应活性交联剂构建原位交联PISA体系,实现了具有交联结构和高阶形貌的聚合物纳米材料的制备(Macromolecules 2019, 52, 1140-1149),并且发现原位交联PISA体系中,聚合前期形成的支化疏溶剂链段对形貌转变有显著的促进作用(Polymer Chemistry 2021, 12, 1768-1775)。
图2. (A) 以传统PISA所得形貌相图为参考进行10次重复实验制备聚合物纳米线所得产物的TEM照片,(B) 以原位交联聚合诱导自组装所得形貌相图为参考进行10次重复实验制备聚合物纳米线所得产物的TEM照片。
原文链接:https://doi.org/10.1002/anie.202211792
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