一种将周期性分层多孔布局引入聚电解量膜的轻便要领

一种将周期性分层多孔布局引入聚电解质膜的轻便要领

DOI: 10.1002/advs.202100402

周期性多孔布局已被引入功效膜以餍足种种应用的要求。只管已经开辟了很多要领来在聚合物薄膜中天生所需的布局，但很少有要领可以有用地震态实现周期性多孔布局。在这里，提出了一种将周期性分层多孔布局引入聚电解质膜的轻便要领。一种可光交联的聚电解质薄膜聚（乙烯亚胺）（PEI）和光反响性聚（丙烯酸）衍生物（PAA-N3）是通过逐层（LbL）自组装制备的。 PEI/PAA-N3 薄膜的分层交联是基于驻波光学孕育发生的。周期性分层多孔布局是通过在薄膜的非交联地区形成孔隙来构建的。因为聚电解质的动态流淌性，这种布局操纵可以重复多次。对应于膜层间距的孔的尺寸有助于布局颜色。别的，通过利用光掩模的选择性光交联，在薄膜中制造布局颜色图案。只管必要进一步探究厚（微米级及以上）薄膜的大范围布局操纵，但这项事情突出了聚合物薄膜中的周期性布局操纵，从而为传感器、检测和无墨范畴的应用提供了一种要领印刷。

图式1.动态聚电解质膜中周期性分层多孔布局的构建表示图。PEI/PAA-N3 薄膜在紫外光下的分层交联具有驻波特性。一束光与其反射光相反，然后孕育发生驻波光学元件。非交联层中的孔形成是在酸溶液浴中实现的。在100% RH情况下实现了微孔的擦除。

图1. A) PAA-N3 的 1H-NMR 谱。B) 差别时间（60、120 和 180 s）UV 照耀前后 PAA-N3 水溶液（250 μg mL-1）的紫外-可见光谱。C) PEI/PAA-N3 薄膜的厚度随双层数增添的趋向。数据表现为 n = 3 个技能重复的均匀值 ± SD。D) 具有差别双层数的 PEI/PAA-N3 薄膜的紫外-可见光谱。

图 2. A) (PEI/PAA-N3)5 薄膜在紫外线照耀前后的汲取光谱（365 nm 单波长光，60 秒）。将组装在石英板上的 (PEI/PAAN3) 5 膜安排在硅晶片上以在紫外线照耀时期施加反射外貌。插图是光交联化学的表示图。B) (PEI/PAA-N3)5 薄膜在用单波长光和多波长光照耀差别时间（0、30、60 和 120 秒）后的杨氏模量。数据表现为 n = 5 次技能重复的均匀值 ± SD。明显性被以为是 *p < 0.05、**p < 0.01 和 ***p < 0.001。 C) (PEI/PAA-N3)5 薄膜在单波长光 (365 nm, 60 s) 下的横截面 SEM 图像。插入是指分层交联 (PEI/PAA-N3)5 薄膜的视觉颜色。D) 酸处理后分层交联 (PEI/PAA-N3)5 薄膜的横截面 SEM 图像（HCl 水溶液，pH 2.3，6 分钟）。插入是指分层多孔 (PEI/PAA-N3)5 薄膜的视觉颜色。

图 3. A) (PEI/PAA-N3)5 薄膜在酸处置惩罚（HCl 水溶液，pH 2.3）差别时间（0、2、4、6、8、10 和 15 分钟）后的反射光谱。插入物代表颠末酸处置惩罚（HCl 水溶液，pH 2.3）差别时间（2、4、6、8、10 和 15 分钟）后薄膜的视觉颜色。B) 酸处置惩罚（HCl 水溶液，pH 2.3）差别时间（0、2、4、6、8、10 和 15 分钟）后 (PEI/PAA-N3)5 薄膜的厚度。数据表现为 n = 3 个技能重复的均匀值 ± SD。C) (PEI/PAA-N3)5 薄膜在差别轮回酸处置惩罚 6 分钟和袒露于 100% RH 情况 12 小时后的厚度改变。数据表现为 n = 3 个技能重复的均匀值 ± SD。D) 分层多孔布局的制备和 (PEI/PAA-N3)5 膜中孔的擦除的轮回。插入是影戏在差别阶段的视觉颜色。

图 4. 布局色图案的照片。A) 在圆形地区具有分层多孔布局的圆形基质。B) 在正方形四周具有分层多孔布局的方形矩阵。C) 黄线地点地区对应的分层多孔布局的横截面图像。D) 蓝线地点地区对应的实心薄膜截面图。E) 在差别角度 (70° 和 20°) 捕捉布局色图案的表示图。(PEI/PAA-N3)5 胶片中的图案照片是在 F) 70° 和 G) 20° 下拍摄的。

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