嵌段共聚物是热力学不相容的两个或多个均聚物分子链经化合键连接起来的共聚物。在一定条件下，嵌段共聚物会发生微相分离，形成特征尺寸在5-50纳米之间可调的高度有序规整结构。经物理或化学方法，可将嵌段共聚物中的分散相转变为孔道，得到相应的规整多孔膜。我校材料化学工程国家重点实验室、化工学院汪勇教授课题组致力于嵌段共聚物基多孔功能膜的研究。在国家自然科学基金委、科技部和江苏省自然科学基金等的资助下，该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，提出了嵌段共聚物选择性溶胀成孔制备规整多孔膜的新方法。这种方法成孔过程简便高效，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纳米的范围内连续调变。相关工作分别以内封面和邀请综述的形式在影响因子为13.877的著名期刊Advanced Materials（2010, 22, 2068-2072; 2011, 23, 2134-2148）上发表。最近，该课题组在嵌段共聚物功能膜方面持续取得新进展。

    利用嵌段共聚物的高度有序分相结构制备高精度分离膜是该课题组的研究重点。硕士研究生王召根将嵌段共聚物涂覆到大孔基膜上，采用选择性溶胀的方法，在嵌段共聚物层形成三维连通的多孔结构，形成以介孔嵌段共聚物为分离层，大孔基膜为支撑层的复合膜结构。由于孔径均一且分离层较薄，得到的复合膜具有高选择性、高通量的优良分离特性。通过改变溶胀时间，实现了对复合膜分离层孔径的连续、精密调节，制备得到了具有不同通量和截留特性的一系列分离膜。分离试验表明，经24小时溶胀制备的复合膜能有效分离2纳米和10纳米金纳米颗粒的混合溶液，可100%截留10纳米颗粒，而允许2纳米颗粒透过。另外，由于在溶胀过程中嵌段共聚物中的极性组分迁移并固定在膜孔表面，以溶胀成孔的嵌段共聚物为分离层的复合膜具有内生自发的表面活性，不需要任何的后续修饰，在溶胀成膜的同时赋予膜优异的亲水、抗污染以及刺激响应特性。该工作以Swelling-induced Mesoporous Block Copolymer Membranes with Intrinsically Active Surfaces for Size-selective Separation为题在著名期刊Journal of Materials Chemistry（影响因子为5.968）上在线发表。

    另外，该课题组也积极探索嵌段共聚物多孔膜在与传递过程相关的其他方面的应用。硕士研究生李逢彬以选择性溶胀成孔的嵌段共聚物多孔膜为模板，采用原子层沉积的方法在其孔道表面沉积氧化铝、二氧化钛等氧化物薄膜，除掉模板后，得到由氧化物纳米管相互连接而成的多孔膜。氧化物纳米管的管壁厚度可通过改变原子层沉积次数来调节，最薄时仅为3纳米。由此方法得到的多孔膜具有最高可达90%的孔隙率。由于构成多孔膜的纳米管相互连通、支撑，多孔膜虽然管壁很薄、孔隙率很高，它们具有很好的力学性能，可制成自支撑膜。由于相互连通的孔道结构和极高的孔隙率，由此方法制备的氧化铝多孔膜表现出优越的湿度传感性能，其湿度响应时间和回复时间仅为其他基于纳米结构湿度传感器的十分之一左右。相关工作以Highly Porous Metal Oxide Networks of Interconnected Nanotubes by Atomic Layer Deposition为题在的著名期刊Nano Letters（影响因子为13.198）上在线发表。