五彩斑斓的天然或人工合成的胶体晶体吸引了普通人的眼光,也吸引了科学工作者的关注。研究表明,胶体晶体在很多方面,特别是光学、显示、传感、模板制备等高技术领域都有着重要的用途。胶体晶体通常由SiO2、PS或PMMA等硬的胶体粒子自组装而成。实际上,软的胶体粒子,如Poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM)微凝胶小球,也能自组装成为胶体晶体。与SiO2等硬的胶体粒子不同,微凝胶小球可压缩,可形变。更重要的是,PNIPAM微凝胶还具有刺激响应性。当温度、离子强度等环境条件发生变化时,其粒径可发生显著变化。
由于这些特点,PNIPAM微凝胶胶体晶体对缺陷具有较大的容忍度,更易制备大尺度、缺陷少的胶体晶体。由于PNIPAM微凝胶的刺激响应性,由其构成的胶体晶体也具有相应的刺激响应性。 这是由硬球构成的胶体晶体所不具备的. 这一独特性质,使微凝胶胶体晶体有望应用于光的智能调控、传感等重要领域。
南开大学化学学院张拥军教授在《高分子学报》2017年第11期发表的综述中对微凝胶胶体晶体研究进行了系统总结。一方面微凝胶的组装与普通的硬的胶体粒子有相似之处,但由于其软物质的特性以及特有的刺激响应性,微凝胶展现了更为丰富的组装行为。微凝胶胶体晶体应用的研究也已展开。例如它可作为原子晶体的模型研究晶体的结晶和熔化.在这方面,PNIPAM微凝胶被认为是研究结晶和熔化过程最佳的胶体原子。以微凝胶胶体晶体为模板可以制备具有特殊有序结构的新材料。利用其特殊的光学性质及其刺激响应性还可设计新型的光学开关和光学传感器等。
参考文献
Guan Ying, Zhang Yong-jun. Progress in the Study of Microgel Colloidal Crystals. Acta Polymerica Sinica, 2017 (11): 1739-1752
链接地址: http://www.gfzxb.org/CN/abstract/abstract14929.shtml
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