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表面温敏聚合物刷的原子力显微镜和石英晶体微天平研究
  • ISSN号:0567-7351
  • 期刊名称:《化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O646.54[理学—物理化学;理学—化学] TH742[机械工程—光学工程;机械工程—仪器科学与技术;机械工程—精密仪器及机械]
  • 作者机构:[1]浙江大学高分子科学与工程学系教育部高分子合成与功能构造重点实验室,杭州310027, [2]浙江大学传染病诊治国家重点实验室,杭州310003
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(No.20774084)和国家重点基础研究发展计划(No.2005CB623902)资助项目.
中文摘要:

通过表面引发的原子转移自由基聚合在硅片表面制备了聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)聚合物刷.用原子力显微镜(AFM)分别研究了PNIPAAm的接枝动力学、温度和溶剂性质对厚度的影响以及PNIPAAm链与原子力针尖间的粘附力.结果表明,PNIPAAm链在硅片表面的生长具有很好的可控性.常温下厚度为33nm的PNIPAAm膜在水溶液中的增加到82.4nm;而在甲醇/水(V∶V=1∶1)溶液中,PNIPAAm分子链处于坍塌收缩状态,厚度降低为45nm;在55℃下干燥所得厚度则仅为22nm.力-距离测量结果表明,在溶液中,PNIPAAm链与原子力针尖之间的粘附力远小于在干态下的粘附力.用石英晶体微天平(QCM-D)对PNIPAAm的可逆相转变进行了研究,结果表明PNIPAAm分子链随温度变化的构象转变是发生在30~34℃之间的连续过程.

英文摘要:

Poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm) brushes were prepared on silicon/gold surfaces using surface-initiated atom transfer radical polymerization of NIPAAm. AFM studies showed that the chain growth dynamics of PNIPAAm could be well controlled by the polymerization time. At room temperature, a PNIPAAm film with a thickness of 33 nm dried at room temperature increased its thickness to 82.4 nm in water as a result of extension of the PNIPAAm chains. On the contrary, the PNIPAAm chains collapsed in 1∶1 (V∶V) water/MeOH solution, leading to a film thickness of 45 nm. When the film was dried at 55 ℃, a more severe chain collapse occurred, resulting in a thin thickness of 22 nm. Moreover, the adhesion force between the PNIPAAm chains and AFM tip in solution was far smaller than that in air, demonstrating that the adhesion force at the collapsed state is larger than that at the extended state. The results of quartz crystal microbalance showed further that the PNIPAM brushes exhibited a continuous collapse over a temperature range of 24~42 ℃.

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期刊信息
  • 《化学学报》
  • 北大核心期刊(2014版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国化学会 中国科学院上海有机化学研究所
  • 主编:周其林
  • 地址:上海市零陵路345号
  • 邮编:200032
  • 邮箱:hxxb@sioc.ac.cn
  • 电话:021-54925085
  • 国际标准刊号:ISSN:0567-7351
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1320/O6
  • 邮发代号:4-209
  • 获奖情况:
  • 首届国家期刊奖,第二届国家期刊奖提名奖,中国期刊方阵“双高期刊”
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:28694