南京工业大学汪勇教授团队：微波处理嵌段共聚物，秒变纳米多孔材料

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嵌段共聚物（Block Copolymers, BCPs）由于嵌段之间的热力学不相容性能够发生微相分离，将尺寸为~5-100 nm的分相结构转变为孔道所得纳米多孔材料在膜分离、催化和药物传输等方面具有独特优势。然而，简单且高效的嵌段共聚物致孔方法仍有待发展。选择性溶胀法作为一种操作简单、无化学变化、无质量损失且表面自发功能化的致孔方法，能够用于制备孔结构高度规整的嵌段共聚物多孔材料。目前，如何促进选择性溶胀的致孔过程，显著提高致孔效率，以推进嵌段共聚物多孔材料的放大制备及实际应用成为研究重点。

基于前期工作，南京工业大学汪勇教授课题组建立了选择性溶胀的致孔新方法，并在聚苯乙烯基和聚砜基嵌段共聚物的致孔中得到广泛应用（Acc. Chem. Res. 2016, 49, 1401-1408；Macromolecules 2020, 53, 5-17）。前期研究主要基于热溶胀过程，近日，该团队提出了微波强化选择性溶胀的新策略（图1）。溶胀剂分子在微波环境中剧烈碰撞，致使体系温度急剧上升。分子的剧烈运动加速其进入致密嵌段共聚物膜的速度，并增强溶胀剂与可溶胀嵌段之间的相互作用，促使整个选择性溶胀致孔过程可在30 s内完成，从而获得孔道连续贯穿的嵌段共聚物纳米多孔薄膜。

图1.微波强化选择性溶胀制备纳米多孔嵌段共聚物薄膜。（a）乙醇温度随微波时间变化；（b）嵌段共聚物薄膜开孔形貌图。

该团队所提出的微波强化选择性溶胀的快速致孔策略具有良好的普适性，可实现多种两亲嵌段共聚物的高效致孔，同时能够在高力学强度的聚砜基嵌段共聚物中迅速引入较高的孔隙率（图2）。相比热选择性溶胀法、嵌段蚀刻法等传统致孔方法，微波强化选择性溶胀法具有高效、节能的突出优势，为嵌段共聚物纳米多孔材料的连续生产奠定基础。

图2.微波强化选择性溶胀膜厚增加对比图。微波溶胀和热溶胀分别在800 W和50℃条件进行。

本论文发表于《Macromolecules》期刊，题为“Producing Nanoporosities in Block Copolymers within 30 s by Microwave-Boosted Selective Swelling”。本文通讯作者为南京工业大学汪勇教授，第一作者为史贤松博士。该项研究得到了国家自然科学基金等资助。

论文链接：

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

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