基于超分子作用的微接触印刷构建图案化聚合物表面及其应用研究

摘要

图案化功能性聚合物表面因为其丰富的功能和在细胞生物学、组织工程、药物科学和光电子方面的广泛应用而备受关注，制备各种复杂表面结构的图案化聚合物表面变得非常需要。超分子自组装是一种通过非共价键包括氢键、离子键等超分子作用形成的一种多分子聚集体。本论文中，通过微接触印刷(μCP)诱导的超分子自组装，可以一步制备多种复杂形貌的图案化聚合物表面。自引发紫外光接枝光聚合(SIPGP)由于其无需引发剂即可在光活性官能团上引发聚合而成为一种高效、简便易行的聚合方法。将超分子自组装以及自引发紫外光接枝光聚合结合起来，我们利用具有光活性的聚乙烯亚胺(PEI)通过超分子自组装作用来修饰羟基化的材料表面，然后接枝刺激响应高分子聚合物刷，深入探讨了其自组装机理以及此方法的可行性、高效性。图案化表面可用于金纳米粒子的图案化自组装，我们对其在表面增强拉曼散射(SERS)方面的性能进行了研究。主要内容为:
　　1.微接触印刷构建图案化聚阳离子聚合物表面
　　微接触印刷诱导光活性的聚乙烯亚胺，聚（二烯丙基二甲基氯化铵）(PDDA)与羟基化表面间通过氢键作用结合，在羟基化表面一步制备聚合物表面。聚合物表面的厚度、网格间距、形貌可以通过改变墨水(“ink”)浓度、分子量、印章上墨水的干燥程度，多次印刷等进行可控调节，并能制备出多种原始印章上不存在的图案化结构。这种简易的一步制备聚合物表面的方法为表面制备微结构并应用于传感、微电子领域提供了新思路。
　　2.图案化聚合物表面的功能化
　　聚乙烯亚胺表面的氨基具有很高的紫外光活性，通过紫外光接枝光聚合的方法，可以在图案化聚合物表面接枝上具有疏水性的聚苯乙烯(PS)，构建PEI-g-PS图案化高分子刷。并能通过改变PEI图案化表面的厚度来改变最终得到的PEI-g-PS图案化高分子刷的厚度。聚乙烯亚胺是一种阳离子聚电解质，可以通过静电吸附作用与带有负电荷的金纳米颗粒结合，实现金纳米颗粒在聚合物表面上的选择性自组装，制备图案化的金纳米颗粒表面。将图案化金纳米颗粒表面用于罗丹明6G(R6G)的表面增强拉曼散射，增强因子为6.4*104。

目录

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摘要

缩略语表

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 表面图案化技术概述

1．2．1 光刻技术

1．2．2 纳米压印技术

1．2．3 软刻蚀技术

1．2．4 自组装技术

1．2．5 浸笔刻蚀技术

1．3 表面图案化技术的应用

1．3．1 图案化表面用于构建功能化刺激响应性高分子刷

1．3．2 图案化表面用于SERS检测

1．4 本文的设计思路及研究内容

第二章 微接触法构建图案化聚合物表面

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验药品及前处理

2．2．2 基于硅片的图案化PEI和PDDA超分子自组装光活性表面的制备，微接触印刷

2．2．3 图案化刺激响应高分子表面的可控制备过程

2．2．4 图案化刺激响应高分子表面的结构表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 硅基图案化刺激响应PDDA表面形貌及结构分析

2．3．2 硅基图案化刺激响应PEI表面形貌及结构分析

2．4 本章小结

第三章 图案化聚合物表面的应用研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验药品及前处理

3．2．2 基于硅片的图案化聚乙烯亚胺超分子自组装光活性表面的制备，微接触印刷

3．2．3 制备基于硅片的图案化刺激响应高分子刷，自引发紫外光接枝光聚合

3．2．4 图案化金纳米颗粒表面的制备

3．2．5 图案化刺激响应高分子刷及图案化金纳米颗粒表面的制备过程

3．2．6 图案化刺激响应高分子表面的结构表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 硅基图案化刺激响应聚合物刷表面形貌及结构分析

2．3．2 金纳米颗粒的图案化自组装及其在表面增强拉曼光谱(SERS)方面的应用

3．4 本章小结

结论与展望

1 结论

2 展望

参考文献

硕士期间发表的学术论文

致谢