多孔材料广泛用作分离介质、吸附剂、催化剂载体、组织工程支架以及隔热隔音物质等,是人们日常生活和工业生产过程中必不可少的基础性材料。多孔材料的性质和功能直接取决于孔道的大小、分布及连通性、孔隙率以及孔壁的化学性质等。发展简单高效的多孔材料制备方法,实现孔道的精密调控,长期以来都是众多研究者孜孜以求,历久弥新的重要研究方向。
南京工业大学材料化学工程国家重点实验室和化工学院汪勇教授课题组,利用嵌段共聚物微相分离形成规整结构以及不同嵌段之间物理化学性质上的差异,提出了嵌段共聚物基材料选择性溶胀成孔,制备具有高度规整纳米结构多孔材料的新方法。这种方法成孔过程简单高效,不涉及到化学反应,材料本身没有质量损失,而且所得到的孔道细小,可在10-50纳米的范围内调控,且尺寸高度均一,在高精度分离膜等方面具有广阔的应用前景。
该课题组对嵌段共聚物选择性溶胀成孔现象进行了深入的研究,利用该方法制备了一系列嵌段共聚物基一维、二维和三维功能性多孔材料。自2008年以来,已在国际著名期刊如Advanced Materials、Nano Letters等上发表论文9篇,影响因子加和超过70。2010年利用该方法制备出具有连续纳米孔道的分离膜,相关工作以内封面形式在Advanced Materials上发表(Adv. Mater., 2010, 22, 2068-2072)。2011年3月份在ACS Nano(影响因子7.493)上发表了嵌段共聚物纳米纤维在选择性溶胀过程中的形貌转变的研究结果(ACS Nano, 2011, 5, 1928-1938)。由于在该方向上取得的持续研究进展,汪勇教授应邀为Advanced Materials(影响因子8.379)杂志撰写了15000字的进展报告(Progress Report),对嵌段共聚物选择性溶胀成孔的机理、成孔过程动力学和孔道大小调控以及所得到的多孔材料的应用进行了分析和评述,相关工作已于日前发表(An emerging pore-making strategy: confined swelling-induced pore generation in block copolymer materials, Adv. Mater. 2011, DOI: 10.1002/adma.201004022)。
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