自组装单分子薄膜宋仕永

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不同链长二元混合自组装薄膜的制备及其微观摩擦性能研究

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不同链长二元混合自组装薄膜的制备及其微观摩擦性能研究
刘蕾宋仕永，张平余
４５ｏ）７ｏ４（河南大学药学院，药物研究所，河南开封４５０；河南大学，７０４特种功能材料教育部重点实验室，河南￣
Ｉｉｔｏｙｉ１ｒｐ［ｅｈｌｎｉｍｉｅ－ｓｅｌｅｎｌｙｒＤｉｒｎｘｄｆｅｅｏｔｉｄ［ｍｅｈｘｌｌ）ｏｙ１ｔｙｅｄａｎｓｌａｓｍｂｄｍｏｏａｅ．ｆｅｔｍｉ ¨ ｗｒｂａｎｔｒｓｙｐｅｅＩｆ－ｆｅｅｍｓｅ
关键词：白组装薄膜：微观摩擦力：混合薄膜：接触角：椭圆偏光厚度：原子力显微镜
中图分类号：０６７４

硅宝以食品级硅胶为原料开发有机硅皮革

硅宝以食品级硅胶为原料开发有机硅皮革
无
【期刊名称】《有机硅材料》
【年(卷),期】2024(38)3
【摘要】为解决目前合成革市场上普遍存在的聚氨酯橡胶(PU)合成革和聚氯乙烯(PVC)等人造革不耐老化、不耐高温、易水解、易沾污、寿命短且在制造及使用过程中会对环境造成一定污染的行业痛点,硅宝科技以食品级硅胶为原料,开发了一款全新人造革用液体硅橡胶(有机硅皮革)。

【总页数】1页(P68-68)
【作者】无
【作者单位】硅宝科技
【正文语种】中文
【中图分类】TQ3
【相关文献】
1.顶替进口纺织印染助剂——有机硅柔软剂原料的开发和应用
2.蓝星有机硅（上海）公司推出纺织皮革用有机硅手感剂
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4.瓦克在COMPAMED展会上展示聚碳酸酯用自黏型液体有机硅和高黏性有机硅胶黏剂
5.硅宝有机硅皮革在第八届全球汽车内饰表皮论坛上受追捧!
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仿贝壳自组装纳米复合薄膜的制备及结构表征

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图３未聚合薄膜的ＸＲ图Ｄ
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生物大分子构成的，但其硬度是ＣＣ。ａＯ晶体的２
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股份有限公司）Ｎｉｌｔ６，ｃｅ３０型红外光谱仪（ＴＩｏＦ＿Ｒ）（国）Ｈｉ美．ｅｏａ型紫外可见吸收光谱仪（国ｓ英ＵＩＡＭＮＣ奎司）ＪＭ００型透射电子显微镜（，Ｅ２１日本电子公司）．
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铵、．０６ｍＬ甲基丙烯酸十二醇酯、．６ｍＬ甲基丙００烯酸双己二醇酯、．５ｇ安息香乙醚．００（）基片的准备：璃片在浓硫酸和３％的过２玻０
微粒构成．关键词超分ｒ自组装，有机一机杂化，纳术复合仿ｍ壳，薄膜无
中图分类号０４５６８１
近年来，有机一无机杂化材料的研究引起了人们极大的兴趣，多种有机一无机杂化材料已见报导这种材料在光学透明眭、调折光指数、可力学性能、
０２０１１１１１０７）资助项ｆ０｝
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含氟聚氨酯大分子单体自组装薄膜的制备及摩擦性能

含氟聚氨酯大分子单体自组装薄膜的制备及摩擦性能靳奇峰;姜鹏波;祖艳华;宋爽;于世钧;蹇锡高【摘要】用已二酸和乙二醇在一定的条件下通过酯化和缩聚两步反应合成聚己二酸乙二醇酯(PEA),测所得聚酯二元醇的酸酯(Av)和羟值(Qv),得到合成聚氨酯大分子单体的原料.聚已二酸乙二醇酯(PEA)与等量的甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI-100)反应,加入十三氟-1-辛醇封端,得到含氟聚氨酯大分子单体(FPUOH).利用分子自组装技术在玻璃基片表面制备含氟聚氨酯薄膜,对其进行结构表征和性能测试.亲水性测试结果表明,自组装薄膜与水的接触角为76.8°,证明了自组装薄膜制备的成功.微摩擦测试结果表明,含氟聚氨酯大分子自组装薄膜修饰的基底具有很好的减摩润滑效果,当载荷为400 mN时,自组装薄膜的稳定摩擦系数达到0.09,适合作为轻载荷下的润滑防护保护膜.%Polyethylene glycol adipate (PEA) was obtained through a two step process of esterification and polycondensation. Fluorinated polyurethane prepolymer was synthesized using 2,4-toluylene dⅡ socyanate (TDI), PEA, fluoride monohydric alcohol (FPUOH). We use macromolecular self-assembly method to prepare fluorine-containing polyurethane films on glass panels. The structures and the self-assembly fluorocarbon films of the result polymers were characterized by FT-IR and AMF et al. The hydrophilic experiment proved the success of self-assembled film preparation. The tribological experiment showed that self-assembled films have very low friction coefficient (about 0. 09) and good anti-wear properties under modest loads (400 mN). The improved tribological properties of the modified substrate were attributed to goodadherence of FPUOH self-assembled films on the substrate and synergy of FPUOH matrix.【期刊名称】《辽宁师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(035)002【总页数】5页(P228-232)【关键词】大分子单体;自组装;薄膜;摩擦【作者】靳奇峰;姜鹏波;祖艳华;宋爽;于世钧;蹇锡高【作者单位】辽宁师范大学化学化工学院,辽宁大连116029;辽宁师范大学化学化工学院,辽宁大连116029;辽宁师范大学化学化工学院,辽宁大连116029;辽宁师范大学化学化工学院,辽宁大连116029;辽宁师范大学化学化工学院,辽宁大连116029;大连理工大学高分子材料系,辽宁大连116012【正文语种】中文【中图分类】O631.5微机电系统（Micro－Electromechanical System，MEMS）是由半导体集成电路发展延伸而来的，通过将微型传感器、执行器、信号处理器、控制电路等和电源集为一体，把电子功能与机械、光学等其它功能相结合成为一个综合集成系统.MEMS系统由于尺寸小，摩擦副的间隙常处于纳米级甚至零间隙，在运动过程中受尺寸效应的影响，表面黏着力、摩擦力及表面张力成为影响MEMS系统性能、稳定性和使用寿命的重要因素［1-2］.在元件表面制备有机润滑薄膜来解决MEMS的摩擦学问题，受到越来越多的关注［3］.国内外关于有机硅烷、脂肪酸及其衍生物、硫醇等有机小分子自组装单层膜及多层膜的研究取得了长足进展［4］，将反应性官能团置入聚合物分子链同样可以实现聚合物的自组装［5］，由于活性官能团的存在并不影响聚合物的本体性质，因此利用此方法可以拓展聚合物自组装的范围.聚氨酯材料具有独特的可自由调节的软、硬段结构以及优良的耐磨性，高抗张强度，高耐候性等优点，被广泛应用于生产和生活的各个领域［6］.以氟化一元醇作封端剂对聚氨酯预聚体进行封端，由于氟原子半径小、电负性强、碳氟键键能高（485.6kJ／mol），氟原子能较快的移至与空气接触的界面，从而降低了材料的表面能［7］，起到润滑减摩的作用.笔者设计合成了含氟聚氨酯大分子单体，利用端基含有的活性反应基团，采用分子自组装技术将含氟聚氨酯材料应用于自组装润滑薄膜，并研究了摩擦性能.1 实验部分1.1 试剂与仪器分析己二酸、乙二醇、磷酸N－甲基吡咯烷酮（NMP）、异丙醇、二正丁胺、甲苯、吡啶、丙酮，甲苯－2，4－二异氰酸酯（TDI－100）（均为分析纯）；十三氟－1－辛醇（质量分数为87%，工业级）.红外分析利用涂膜法，采用美国Nicolet公司生产的FT—170SX型红外光谱仪.热失重分析利用Netzsch TG 209型热重分析仪，测定样品的5%热失重温度及残留率.在氮气环境下测试，升温速度为10℃／min.亲水性利用德国Dataphysis OCA—200型接触角测试仪测量水在聚合物薄膜表面的接触角.薄膜表面形貌分析采用美国DI公司生产的NSⅢa SPM型扫描探针显微镜观察聚合物自组装薄膜的表面形貌.摩擦磨损性能评价采用美国CERT公司生产的UMT—2型多功能微摩擦磨损实验机测试薄膜的摩擦性能.测试载荷为400mN，滑动速度为1.5mm／s，测试时间为3min，接触形式为球－块式点接触，对磨形式为往复滑动，行程为6mm..1.2 聚己二酸乙二醇酯（PEA）的制备将己二酸和乙二醇（摩尔比1∶1.3）加入到三口烧瓶中，通N2保护，升温至140℃，待物料全部熔融后加入催化剂磷酸（2～3滴），搅拌，保温1h.采用分阶段升温方式，当温度升至160℃时，保温2h，温度升至220℃时，保温3h，抽真空.取样测酸值，当酸值小于3mg（NaOH）／g时，停止反应，测羟值，计算分子量.产物冷却干燥后为白色蜡状固体，酸值为2.9mg（NaOH）／g，羟值为58.1mg（NaOH）／g，平均分子量约为1 300.1.3 含氟聚氨酯大分子单体（FPUOH）的制备在装有搅拌器、冷凝管和恒压滴液漏斗的三口烧瓶中加入适量的PEA，用丙酮溶解，通N2保护，滴加等摩尔比的TDI丙酮溶液，在50℃下反应一段时间，测异氰酸根残留量，滴加等当量的十三氟－1－辛醇NMP溶液，升温至80℃，反应4h后，停止反应，用去离子水沉降除溶剂，在真空干燥箱中减压烘干，得褐色块状固体.合成反应式如Scheme 1所示.Scheme 1 Synthesis of FPUOH1.4 含氟聚氨酯大分子单体自组装薄膜的制备将玻璃基片置于丙酮中超声洗涤20min，然后置于Pirahan溶液（98%H2SO4∶30%H2O2＝70∶30）中，在90℃下浸泡2h，得到表面羟基化的玻璃基片［8］.将该玻璃基片插入到浓度为0.5g／mL的FPUOH丙酮溶液中［9］，滴加1～2滴H2SO4为催化剂，在固定的成膜温度下经过一段时间反应后取出玻璃基片，将成膜后的玻璃基片用丙酮溶液超声洗涤除去物理吸附的聚合物，用高纯N2吹干，在70～80℃干燥30min成膜后，在100℃下热处理20min得到含氟聚氨酯自组装薄膜修饰的基片.2 结果与讨论2.1 PEA酸酯和羟值的测定酸酯Av的测定：取1g样品于锥形瓶中，加10mL丙酮溶解，以1%酚酞（2滴）为指示剂，用0.1mol／L的NaOH水溶液滴定至粉红色；同样的方法做空白试验.注：c为NaOH浓度；Vs为样品消耗的NaOH体积；V0为空白试验消耗的NaOH体积；M为样品的质量.羟值Qv的测定：酰化试剂由乙酸酐和吡啶混合而成，二者体积比为1∶35～1∶40为宜.取1g样品于锥形瓶中，加入10mL酰化试剂，加直型冷凝管在115℃的油浴锅中加热回流1h，加5mL去离子水，再反应20min，冷却后加5mL丙酮冲洗.以1%酚酞（2滴）为指示剂，用0.5mol／L的NaOH乙醇溶液滴定至粉红色即可，另作空白试验.注：c为NaOH乙醇溶液的浓度；V0为空白试验消耗的NaOH乙醇溶液的体积；Vs为样品消耗的NaOH乙醇溶液的体积；M为样品的质量.分子量的计算：注：n＝2，为平均官能度.2.2 红外图谱分析图1为利用涂膜法测得的PEA红外谱图.1 081cm－1处为酯基C－O的伸缩振动吸收峰，1 736cm－1处为酯羰基的特征吸收峰，表明酯基的存在.3472cm－1处为－OH的伸缩振动吸收峰，说明羟基的存在.由此表明聚己二酸乙二醇酯PEA已成功合成.图2为利用涂膜法制得的FPUOH红外谱图.3 464cm－1处为－OH的伸缩振动吸收峰，1 735cm－1处为酯羰基的伸缩振动吸收峰，1604cm－1处为苯环C－C键的伸缩振动吸收峰，3352cm－1处为N－H键的伸缩振动吸收峰，1 538cm －1处为N－H的弯曲振动吸收峰，由此表明生成氨基甲酸酯基团.1 172cm－1和1 082cm－1处为C－F键的伸缩振动吸收峰，其中1 082cm－1处吸收峰较图1中的吸收峰强度明显增加，是C－F键和酯基C－O键共同作用的结果，证明氟基团引入到聚氨酯结构中.图1 PEA红外谱图Fig.1 FT－IR spectra of PEA图2 FPUOH红外谱图Fig.2 FT－IR spectra of FPUOH图3 FPUOH的TG图Fig.3 TG diagram of FPUOH2.3 FPUOH热失重分析图3为FPUOH材料的热失重曲线.FPUOH的T5%热失重温度为245℃，在200℃之前，该聚合物只有少量失重，200℃之后，随着温度的升高，失重加剧，在285℃和414℃分别出现2次失重速度最大值，分别对应FPUOH的软段分解温度和硬段分解温度，到435℃失重基本平衡，失重率为92%.与有机小分子和聚烯烃类材料相比，FPUOH具有良好的热性能.2.4 自组装薄膜表征普通玻璃基片表面的水接触角大约为22°，如图4（a）所示.而经Pirahan溶液处理的玻璃基片具有超亲水性，表面水接触角低于4°.活化后的玻璃基片表面含有大量羟基，在H2SO4催化下，可与大分子单体FPUOH发生缩合反应形成共价键.大分子单体中的含氟基团因其表面能低，能较快地转移到与空气接触的界面，使FPUOH在基片表面形成一层分子刷结构的薄膜.经自组装薄膜修饰的玻璃基片表面水接触角为76.8°，如图4（b）所示.通过玻璃基片表面水接触角的变化，说明已成功在玻璃基底表面制备含氟聚氨酯自组装薄膜，氟基团的引入降低了表面能，可以使薄膜具有良好的润滑效果.图4（a）普通玻璃的水接触角Fig.4（a） The water contact angle of substrate图4（b） FPUOH的水接触角Fig.4（b） The water contact angle of FPUOH 2.5 薄膜表面形貌分析图5（a）为玻璃基片表面的原子力显微镜形貌.从图中可以看出经Pirahan溶液活化后的玻璃基片表面存在明显的划痕，由AFM测得表面粗糙度（Ra）为0.241nm.图5（b）为FPUOH自组装薄膜的原子力学显微镜形貌.从图中可以看出薄膜表面呈现“海岛”状结构分布，粗糙度明显增大，由AFM测得表面粗糙度（Ra）为1.823nm.根据玻璃基片与薄膜表面粗糙度的变化及表面形貌差异，说明在玻璃基片表面成功地制备含氟聚氨酯自组装薄膜.图5（a）玻璃基片的AFM形貌Fig.5（a） AFM images of substrate图5（b） FPUOH自组装薄膜的AFM形貌Fig.5（b） AFM images of FPUOH self－assembly thin films2.6 薄膜的摩擦学性能图6示出了在400mN载荷下FPUOH自组装薄膜同WC钢球对磨时摩擦系数随滑动时间的变化曲线.空白玻璃基片在1～2次往复摩擦后摩擦系数就迅速增大到0.8［10］，而经过FPUOH自组装薄膜修饰后，在低载荷下玻璃基片的摩擦系数大幅度降低.这是由于玻璃基片表面形成聚合物自组装薄膜后，硅原子浓度降低，含氟基团分布在薄膜外层，对基体起到了覆盖作用，降低了基体的表面能，起到润滑减摩的作用.从图中可以看出，经FPUOH自组装薄膜修饰的玻璃基片具有良好的润滑效果，摩擦系数最低可达到0.09，大大降低了钢球与玻璃基片直接接触时的摩擦系数.表明含氟聚氨酯自组装薄膜具有较好的减摩润滑效果，可作为MEMS 表面润滑与防护涂层.图6 FPUOH自组装薄膜在额定载荷下摩擦系数随滑动时间的变化关系曲线Fig.6Friction coefficient as a functions of sliding time under normal load3 结论本研究以聚己二酸乙二醇酯、甲苯－2，4－二异氰酸酯等为合成单体，以十三氟－1－辛醇为封端剂，通过分子设计制备出含氟聚氨酯大分子单体.红外光谱测试表明，含氟基团进入到聚氨酯主链中.水接触角数据和原子力显微镜测试结果说明，利用分子自组装技术已成功在玻璃基片表面制备出含氟聚氨酯薄膜.微摩擦测试结果表明，含氟聚氨酯大分子自组装薄膜修饰的基底具有很好的减摩润滑效果，可望用于微机电系统表面润滑与防护涂层.参考文献：［1］BEERSCHWINGER U，MATHIESON D，REUBEN R L，et al.Study of wear on MEMS contact morphologies［J］.Journal of Micromechanics and Microengineering，1994，4（3）：95－105.［2］MABOUDIAN，ROYA.Adhesion and friction issues associated with reliable operation of MEMS［J］.MRS Bulletin，1998，23（6）：47－51. ［3］KOMVOPOULOS K.Surface engineering and microtribology to microelectromechanical systems［J］.Wear，1996，200（1－2）：305－327.［4］谷国团，张治军，党鸿辛.含氟有机不黏性干膜的制备及其摩擦学性能研究进展［J］.摩擦学学报，2002，22（3）：170－174.［5］TSAO M W，PFEIFER K H，RABOLT J F.Formation and characterization of self－assembled films of thiol－derivated poly （dimethylsiloxane）on gold［J］.Macromolecules，1997，30（19）：5913－5919.［6］AMEDURI B，BOUTEVIN B，KOSTOV G.Fluoroelastomers：synthesis，properties and applications［J］.Progress in Polymer Science，2001，26（1）：105－187.［7］靳奇峰，李世清，陈瑞莲，等.新型多羟基含氟聚丙烯酸酯改性水性聚氨酯［J］.辽宁师范大学学报：自然科学版，2011，34（3）：347－350.［8］冯孝中，闫立军，张治红，等.DNA在氨基功能化偶氮苯自组装膜表面的固定［J］.化学学报，2010，68（10）：931－935.［9］SCHREIBER F.Structure and growth of self－assembling monolayer ［J］.Progress in Surface Science，2000，65（5－8）：151－257.［10］靳奇峰，廖功雄，张欣涛，等.新型聚芳醚酮／SiO2杂化薄膜的制备和摩擦性能［J］.材料研究学报，2008，22（1）：26－30.。

微纳工艺中防粘连自组装薄膜技术的研究

者分子到一个表面或者一个预先构建的纳米结构上，然后，这些分子自动排列到特殊的位置，有时形成弱结合键，有时形成强的共价键，以达到最小化其
［ > B !］能量之间的形态的目的。
在实验中，主要采用 $， $， "， " 0 过氟癸基三氯
［D ］硅烷分子（图 $ ） — — —’*（（对不 = ’* " ） D ’0" ） " FG’H= 同的基体表面进行氟化处理，成功地使其在硅、石英
（上海交通大学微纳科学技术研究院微米 C 纳米加工技术国家重点实验室薄膜与微细技术教育部重点实验室，上海 "###=# ）
摘要：研究在硅基表面形成
$， $， "， " 0 过氟癸基三氯硅烷防粘自组装膜的方法和特性。成功地在
硅基表面形成了防粘连自组装薄膜，从浸润角、表面能、薄膜成分和表面粗糙度几个角度对该薄膜进行了分析，证实薄膜可将硅基表面能降低 ;D5 =>E ，可满足半导体工艺中的微纳器件加工工艺的防粘连涂层的需要。
"
图 @" # ， #， $， $ % 过氟癸基三氯硅烷 " " 自组装膜样品的 SLT 能谱图
!# !" 粗糙度由于是用于微纳米器件表面防粘连涂层，因此样品的表面粗糙度是一个关键参数，要控制在纳米量级范围内，以免影响到后续的器件制作工艺精度。经过光学表面形貌仪的测量（图 ; ），样品的表面平均粗糙度（ !"）值为 -: EA +. ，符合之前的实验要求。从三维图形上可以看到，膜体表面均匀平整，虽然有少数的几个突起，但是考虑到其数量与整个面积的比例，该突起对后续器件制作的工艺影响可以忽略

二氧化硅表面自组装单分子膜的性质、制备及应用研究的开题报告

硅/二氧化硅表面自组装单分子膜的性质、制备及应
用研究的开题报告
一、研究背景
自组装单分子膜（self-assembled monolayers, SAMs）是指由分子
自发地在固体表面形成的一层单分子厚度的有序单层，具有良好的表面
化学与物理学性质，因此在油墨、涂料、传感器和纳米器件等领域有着
广泛的应用。

硅/二氧化硅表面自组装单分子膜的研究，对于硅基纳米器件、光刻、抗腐蚀涂料等领域有一定的重要性。

二、研究内容
本研究将以硅/二氧化硅表面为实验对象，主要研究以下内容：
1. 自组装单分子膜的制备方法：包括溶液法、气相法等，并比较各
种制备方法的优缺点。

2. 自组装单分子膜的表征方法：包括循环伏安法、红外光谱法、原
子力显微镜等表征手段，探究其表面化学、物理学性质。

3. 自组装单分子膜的应用研究：深入探究其在硅基纳米器件、光刻、抗腐蚀涂料等领域的应用，并比较各种应用方式的效果。

三、研究意义
本研究将从制备、表征以及应用等多个方面对硅/二氧化硅表面的自组装单分子膜进行深入研究，有助于拓展其在各个领域的应用，提高其
制备及表征的效率与精度，为相关领域的研究提供参考。

同时也有助于
推动自组装单分子膜及其应用研究的发展。

化学织构化硅表面OTS自组装膜形貌及性能表征

ＭｏｏａｅｎＣｈｍｉａｌｘｕｒｄＳｌｏｒａｅｎｌｙｒ０ｅｃｌｙＴｅｔｅｉｃｎＳｕｃｓｉｆ
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ｃａｇｔｈｎｒａｅｏｅｃｉｎｔｍｅｏｔｈｎｒａｅｏＣ— ｈｓｒａｃｖｒｇ．ＴｅａｓｍｂｅＳｔｉｌｈｎｅｗｉｔｅｉｃｅｓｆｒａｔｉｒｗｉｔｅｉｃｅｓｆＬｐａｅａｅｏｅａｅｈｏｈｈｓｅｌｄＯＴｈｎｆｍｓｉｃｎｓｇｉｃｎｌｍｐｏｅｔｅｔｉｏｏｉａｒｐｒｉｓｏｈｅｔｒｄｓｌｃｎｓｒａｅ．ａｉｎｆａｔｉｒｖｈｒｂｌｇｃｌｐｏｅｅｆｔｅｔｘｕｅｉｏｕｆｃｓｉｙｔｉ
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２００７年１１月
润滑与密封
ＬＵＢＲＩＣＡＴＯＮＩＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
ＮＯ．０７Ｖ２０
第３２卷第１期１
Ｖｏ．２Ｎｏ１１３．ｌ
化学织构化硅表面ＯＳ自组装膜形貌及性能表征Ｔ
ｔｘｕｅｕａｅ．ｈｙｉａｉｆｔｅｔｘｕｅｕａｅａｉｍｅｅｆａｏｔ３ｍｎｅｇｔｏｂｕｅｔｒｄｓｒｃｓＴｅｔｐｃｌｈｌｏｈｅｔｒｄｓｒｃｓｈｓａｄａｔｒｏｂｕ０ｎａｄａｈｉｈｆａｏｔ７ｎｍ．ｅｆｌｆＴｈ

无碳膜磁头表面氟代硅烷自组装膜制备和摩擦学性能

后，无碳膜磁头表面可制备不完整的ＦＴＳ双层自组装膜。ＦＴ自组装膜能够极大地降低无碳膜磁ＤＤＳ头起停过程的粘着力，强磁头的摩擦磨损性能。增关键词磁头；自组装膜；表征；摩擦学性能
ＴＨ７文献标识码Ａ中图分类号
ｇｏＰｏｈｕｓｒｔ，ｗｈｓｓｃａａｔｒｚｄａｄｉｒｂｌｇｒｐｒｉｓａｅｒｓａｃｅ．Ｔｈｘｅｉｒｕｎｔｅｓｂｔａｅｏｅｉｈｒｃｅｉｅｎｓｔｉｏｏｙｐｏｅｔｒｅｅｒｈｄｔｅｅｅｐｒ— ｍｅｔｌｅｕｔｈｗｈｔａＦｎａｓｌｓｓｏｔａＤＴＳＳｒＡＭＳ，ｗｉｈａｔｉｋｅｓｏ．ｍ，ｗａｅｏｔｃｎｌａｕ ± ｔｈｃｎｓｆ１２ｎｔｒｃｎａｔａｇｅｖｌｅＯ１１５ｎｕｆｃｏｇｎｓｆ０１８ｎ，ｃｎｂｒｐｒｄｏｈｏｃｒｏ－ｉｍａｎｔｅｄｓｒ１．。ａｄｓｒａｅｒｕｈｅｓｏ．９ｍａｅｐｅａｅｎｔｅｎ－ａｂｎｆｍｇｅｉｈａｕ — ｌｃ
ｆｃｅｈｅｃｉｎｔｅｉ８ｍｉ．Ｉｅｆｃｏｂｅｓｌ－ｓｅｂｅａｅｓｃｎａｓｅｐｅａｅｅａｅｗｈｎｔｅｒａｔｉｎｍｐｒｅｔｄｕｌｅｆａｓｍｌｄｌｙｒａｌｏｂｒｐｒｄｗｈｎｏｍｓ
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水-气界面自组装合成二氧化钛薄膜

’ 以制备出更小尺寸和形状的二氧化钛薄膜纳米颗粒膜。．关键词二氧化钛；薄膜；聚乙二醇；三乙胺；十六烷基三甲基溴化铵ＤＯＩ：１０．３９６９／ｉ．ｉｓｓｎ．１００１－８９７２．２０１３．２３．００６
是非常薄的，脆弱的，分散的，在聚乙二醇的存在下制备的薄膜与ＣＴＡＢ￥］１备的薄膜外观十分相似。很难区分。可以看出，２０在低角度的主要峰，可用于薄膜的观察。有明显的反射归因于层状结，值得注意的是，两个测量的ｄ间距的膜无ＰＥＧ（２．３ｎｍ）和含有ＰＥＧ（２．４ｎｍ）都是小于两倍的ＣＴＡＢ分子的长度，两个测量的ｄ间距的膜无ＰＥＧ（２．３ｎｍ）和含有ＰＥＧ（２．４ｉｒｍ）变化不是很大。
费海娟
江苏省南通市广播电视大学２２６００６
费海娟
费海娟女师．研究方向：
材料学；单位
南通市广播电视大学
摘要纳米材料的广泛研究为纳米结构薄膜材料的开发和研究提供了坚实的基础。目前，利用自组装的方法制备类似生物材料的有序纳米结构，技术也已经较为成熟。本文采用聚乙二醇（ＰＥＧ）作为有机添加剂，通过控制ＰＥＧ的量，可
２．实验
化学试剂：去离子水，钛（ＩＶ）的正丁醇（８０％）的溶液，聚乙二醇（ＰＥＧ），三乙胺（ＴＥＡ），十六烷基三甲基溴化铵（ＣＴＡＢ）。薄膜的合成和转移采用以下２种方法：（ａ）钛（ＩＶ）的正丁醇（１克）被逐滴加入到大量过量的茶（６．７克）。黏稠的混合物在室温下搅拌ｌ０分钟，直

真空中自组装单分子膜的制备及其应用

真空中自组装单分子膜的制备及其应用随着人们对超材料的需求日益增加，研究人员开始关注自组装单分子膜的制备及其应用。

而在利用自组装单分子膜来制备超材料时，真空中自组装单分子膜的制备已经成为热门研究方向之一。

1. 自组装单分子膜自组装单分子膜相对于传统薄膜有着独特的优势，包括几何结构和分子排列的显着控制、可靠性高、无缺陷、功能数量化等。

自组装单分子膜能够在纳米尺度上精确控制分子排列，形成有序的超分子结构，这使得自组装单分子膜具有良好的应用前景。

例如，自组装单分子膜可用于制备有机/无机纳米复合材料、电化学传感器、太阳电池、液晶显示屏、生物传感器等。

2. 真空中自组装单分子膜的制备真空中自组装单分子膜制备是一种新兴的方法，其原理是在真空环境下使用分子束外延法（MBE）或旋转蒸发法（ROT）等技术将有机分子从固体源物理地蒸发到待覆盖的表面上。

自组装单分子膜制备过程中，分子被吸附到表面后进行扩散，随后分子会在表面上自行重组成为单分子膜。

2.1 分子束外延法分子束外延法是一种可以在真空下精确摆放有机分子的技术。

在该方法中，有机分子被蒸发成为分子束，并通过以特定速率在样品表面移动来形成单分子膜，并形成有序的超分子结构。

这种方法的优点是可以有定向地对分子进行操纵，并控制分子的厚度和宽度，因此能够制备出高质量的单分子膜。

2.2 旋转蒸发法旋转蒸发法是另一种在真空环境中制备自组装单分子膜的方法。

该方法将有机分子固态蒸发成出原子、分子、离子或原位组合所得的脱附物基础上制备单分子膜。

该方法可以实现大面积的自组装单分子膜制备，同时控制分子的扩散和排布。

3. 应用真空中自组装单分子膜制备虽然比传统的制备方法更为困难，但其应用却非常广泛。

下面将介绍几个典型的应用例子。

3.1 太阳电池自组装单分子膜在太阳电池领域的重要性不断提升。

在太阳电池效率的提高中，界面性质——即电池的阳极和阴极之间的结合部分——显得极为重要。

当阳极和阴极之间的距离很小时，自组装单分子膜能够在界面上产生分子与金属的耦合，随后减少电池中的能量损失。

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– A. Majumdar, Univ. of Cal. at Berkeley
Potential Risks of Nanotechnology
• Health issues
– Nanoparticles could be inhaled, swallowed, absorbed through skin, or deliberately injected – Could they trigger inflammation and weaken the immune system? Could they interfere with regulatory mechanisms of enzymes and proteins?
• Lab on chips help detection and diagnosis of diseases more efficiently • Nanowire and cantilever lab on chips help in early detection of cancer biomarkers
−To develop cure for traditionally incurable diseases (e.g. cancer) through the utilization of nanotechnology −To provide more effective cure with fewer side effects by means of targeted drug delivery systems
博士论文工作
博士论文工作
自组装有机薄膜的内在结构与摩擦学性能
• 含酰胺键自组装单分子薄膜 I
O H3C
16
①
N H Si(OCH2CH3)3
②
O H N H N O H N O H N O H N O
TPOA ① 预水解48h ② 环己烷稀释，沉积24h
O Si O O Si O
O
Si O
O
Si O
Nanotechnology in Health Care
Thermal ablation of cancer cells
− Nanoshells have metallic outer layer and silica core − Selectively attracted to cancer shells either through a phenomena called enhanced permeation retention or due to some molecules coated on the shells − The nanoshells are heated with an external energy source killing the cancer cells
胞的发育能力随剂量和暴露时间增加而降低
• 量子点（QDs）会诱导普遍的酰基化反应，致使细胞内DNA
结构出现紊乱，并在一定程度上破坏线粒体的功能。
• 碳纳米材料（碳纳米管，富勒烯）：体内无法
清除的长碳纳米管诱发小鼠体内吞噬细胞融合的细胞因子，导致肉芽瘤的生成；富勒烯则会诱发脂质过氧化以及细胞膜结构的破坏，使产生细胞毒性。
自组装单分子薄膜
Terminal group
Alkyl or derivatized alkyl group
Interchain vander Waals and other interactions
Surface-active head group
Chemisorption at the surface
Treatment • Targeted drug delivery
− Nanoparticles containing drugs are coated with targeting agents (e.g. conjugated antibodies) − The nanoparticles circulate through the blood vessels and reach the target cells − Drugs are released directly into the targeted cells
SY Song et al Applied Surface Science 2011,257,10254.
pH敏感聚合物胶束
Nanomedicine
Nanomedicine is the application of nanotechnology in medicine, including to cure diseases and repair damaged tissues such as bone, muscle, and nerve Key Goals for Nanomedicine
化工材料系列讲座
自组装单分子薄膜
Self-Assembled Monolayers
宋仕永 2012.11.15
前言
• 纳米材料的表面或界面（Surface & Interface）决定着材料的宏观性质。有人把物质的表面层称做是物质的第四种状态。
• 人们通过控制和改变固体表面化学组成获得具有特定性能的材料。
O
Si O
O
silicon wafer
SY Song et al Langmuir 2006,22, 6010-6015.
• 含酰胺键自组装单分子薄膜 II
O O Si N H H N O H N N H O
结构示意图
O Si
N H N H
O Si
H2N
Cl O
+
10 O H2N HN HN
Targeted drug delivery – Targeted drug delivery using a multicomponent nanoparticle containing therapeutic as well as biological surface modifying agents – Mauro Ferrari, Univ. of Cal. Berkley
10 O HN
10 O
制备过程
H2N NH
H2N
1
Acetone/H2O, 1 h
NH
NH
NH
2
NH
NH
NH
Cyclohexane, Et3N , 24 h
H3CO
Si
OCH3
OCH3
+
Si OH O
OH
OH
O
Si O O
Si O
Si O
O
Si O O
Si O
SY Song, et al The Journal of Physical Chemistry C, 2008, 112, 3805-3810.
在河南大学的科研
• 仿关节软骨结构水凝胶薄膜
聚合物刷
水凝胶
表面引发原子转移自由基聚合
• POMA聚合物薄膜
10
10
NH2 NH2 NH2 NH2
*
*
n THF 333K silicon DA SAMs silicon
* O O * O NH2 N O NH2 NH2
n
O
+
POMA聚合物膜在氨基自组装膜表面的形成示意图。
The microfluidic channel with nanowire sensor can detect the presence of altered genes associated with cancer – J. Heath, Cali. Insti. of
Technology
The nanoscale cantilever detects the presence and concentration of various molecular expressions of a cancer cell
自组装单分子薄膜为研究表面现象提供了一个理想的模型，如边界润滑、生物传递、表面能的控制等，它还在摩擦学、材料学、电子学、非线性光学等诸多领域有重要的应用基础研究价值。
SAMs的种类
• 长链酸类自组装单层膜
O O
O O O
O O
O
O
O O
O O
O O
O
Al2O3
AgO
图 3 Al2O3及AgO表面上长链羧酸单层膜的结构示意图
DA膜和DAC18膜的衰减全反射红外光谱。
SY Song et al Langmuir, 2008, 24, 105-109.
新加坡国立大学博后工作
Single-Molecule Force and Fluorescence Lab
R. Liu et al Biophysical Journal 96(9), 3810-3821 (2009)
SAMs在分子电子学中应用
SAMs在生物学中应用
常用仪器
• 扫描探针显微镜（SPM）
原子力显微镜AFM
云母的原子STM图
常用仪器
椭圆偏光测厚仪
常用仪器
• 衰减全反射红外光谱 • 反射红外光谱
常用仪器
• X光电子能谱（XPS）
XPS ，全称为X-ray Photoelectron Spectroscopy，是一种基于光电效应的电子能谱，它是利用X射线光子激发出物质表面原子的内层电子，通过对这些电子进行能量分析而获得的一种能谱。
•含酰胺键自组装单分子薄膜 III
疏水性，承载能力降低摩擦系数
O
N H
O
N H
O
N H

自组装单分子膜技术在金属防护中的应用

页数:5
自组装单层膜的应用进展

页数:15
单层自组装膜的应用进展

页数:3
自组装单分子膜的合成及其表征方法

页数:8
自组装单分子膜表征技术的研究

页数:4
自组装单分子膜的制备及其在电分析化学中的应用_王都留

页数:6
【国家自然科学基金】_自组装单分子膜(sams)_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802

页数:80
巯基丙酸自组装单分子膜电化学交流阻抗表征方法的研究

页数:5