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  嵌段共聚物（Block Copolymers, BCPs）由于嵌段之間的熱力學(xué)不相容性能夠發(fā)生微相分離，將尺寸為~5-100 nm的分相結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榭椎浪眉{米多孔材料在膜分離、催化和藥物傳輸?shù)确矫婢哂歇?dú)特優(yōu)勢。然而，簡單且高效的嵌段共聚物致孔方法仍有待發(fā)展。選擇性溶脹法作為一種操作簡單、無化學(xué)變化、無質(zhì)量損失且表面自發(fā)功能化的致孔方法，能夠用于制備孔結(jié)構(gòu)高度規(guī)整的嵌段共聚物多孔材料。目前，如何促進(jìn)選擇性溶脹的致孔過程，顯著提高致孔效率，以推進(jìn)嵌段共聚物多孔材料的放大制備及實(shí)際應(yīng)用成為研究重點(diǎn)。

  基于前期工作，南京工業(yè)大學(xué)汪勇教授課題組建立了選擇性溶脹的致孔新方法，并在聚苯乙烯基和聚砜基嵌段共聚物的致孔中得到廣泛應(yīng)用（Acc. Chem. Res. 2016, 49, 1401-1408；Macromolecules 2020, 53, 5-17）。前期研究主要基于熱溶脹過程，近日，該團(tuán)隊(duì)提出了微波強(qiáng)化選擇性溶脹的新策略（圖1）。溶脹劑分子在微波環(huán)境中劇烈碰撞，致使體系溫度急劇上升。分子的劇烈運(yùn)動加速其進(jìn)入致密嵌段共聚物膜的速度，并增強(qiáng)溶脹劑與可溶脹嵌段之間的相互作用，促使整個(gè)選擇性溶脹致孔過程可在30 s內(nèi)完成，從而獲得孔道連續(xù)貫穿的嵌段共聚物納米多孔薄膜。

圖1.微波強(qiáng)化選擇性溶脹制備納米多孔嵌段共聚物薄膜。（a）乙醇溫度隨微波時(shí)間變化；（b）嵌段共聚物薄膜開孔形貌圖。

  該團(tuán)隊(duì)所提出的微波強(qiáng)化選擇性溶脹的快速致孔策略具有良好的普適性，可實(shí)現(xiàn)多種兩親嵌段共聚物的高效致孔，同時(shí)能夠在高力學(xué)強(qiáng)度的聚砜基嵌段共聚物中迅速引入較高的孔隙率（圖2）。相比熱選擇性溶脹法、嵌段蝕刻法等傳統(tǒng)致孔方法，微波強(qiáng)化選擇性溶脹法具有高效、節(jié)能的突出優(yōu)勢，為嵌段共聚物納米多孔材料的連續(xù)生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

圖2.微波強(qiáng)化選擇性溶脹膜厚增加對比圖。微波溶脹和熱溶脹分別在800 W和50℃條件進(jìn)行。

  本論文發(fā)表于《Macromolecules》期刊，題為“Producing Nanoporosities in Block Copolymers within 30 s by Microwave-Boosted Selective Swelling”。本文通訊作者為南京工業(yè)大學(xué)汪勇教授，第一作者為史賢松博士。該項(xiàng)研究得到了國家自然科學(xué)基金等資助。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.0c00650