[发明专利]一种在超双疏表面上合成微球的方法

说明书

本发明属于材料合成技术领域，特别涉及一种在超双疏表面上合成微球的方法，包括以下步骤：a.提供一个至少含有一个面为超双疏表面的基底；b.提供在基底的超双疏表面上固化的液滴；c.使液滴在基底的超双疏表面上发生固化，形成微球；本发明方法新颖、简单、行之有效，无需使用乳化剂，没有复杂的设备，并且可以灵活适应不同种类的微球合成。

技术领域

本发明属于材料合成技术领域，特别涉及一种在超双疏表面上合成微球的方法。

背景技术

近年来，复合微球、光学各向异性微球或具有两个或更多个化学不均匀相的微球，由于其用于胶体表面活性剂、化学和生物传感器，显示材料，控制释放系统等应用的巨大潜力而引发广泛关注，已有许多报道使用不同方法来合成聚合物微球，包括溶剂相分离、微流体、化学合成等方法，磁性微球已经被发现具有很多生物医学方面的应用，例如免疫测定或蛋白质分析，然而，用于制备经典单相微球或具有两相或多相微球的大部分已知方法涉及使用大量溶剂、加工液体、乳化剂、稳定剂，有的甚至需要复杂且昂贵的设备。

近似球形的胶体微球可以通过在超疏水表面上蒸发水溶胶体分散系来产生(Rastogi et al.,Adv.Mater 2008,20,4263-4268；Mar in et al.,PNAS,vol.109,no.41,16455-16458(2012))，作者使用水作为分散剂，因为有机溶剂作为分散剂会浸润超疏水层。蒸发后，纳米微球通过范德华相互作用(而不是化学相互作用)粘附在一起。然而，其所提出的技术并没有一个将纳米微球嵌入连续相的解决方案。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种在超双疏表面上合成微球的方法。本发明微球合成方法新颖、简单、行之有效，该方法不需要或仅需要少量的溶剂，无需使用乳化剂，没有复杂的设备，并且可以灵活适应不同种类的微球合成。

本文所用的术语“超双疏性”通常是指对水以及低表面张力液体(例如油、烷烃、液晶、含表面活性剂的溶液、乙醇溶液等)具有极低吸引力或极高排斥性。具体来说，对于10微升大小的水滴以及具有不大于0.07N/m表面张力的10微升大小的液滴(例如油、烷烃、芳族化合物、液晶、含表面活性剂的溶液、乙醇溶液等)，其在超双疏表面上均呈现出至少140°的前进接触角(150°以上最佳)。

水或者不大于0.07N/m表面张力的液体在超双疏表面上可以很轻易地滚走，表面仍然保持干燥清洁。这同样也适用于在超疏液表面。通常，对于具有不大于0.07N/m的表面张力的10微升大小液滴(例如油、烷烃、芳族化合物、液晶、含表面活性剂的溶液、乙醇溶液等)，其滚动角低于30°(低于10°或者甚至低于5°最佳)。如果对于一个10微升大小特定液滴，其滚动角高于30°或者表观接触角低于140°，那么该表面对于其就不是超疏液表面。在超双疏表面上，也要求滚动角低于30°(低于10°最佳)。

超双疏表面要求有3个关键特征：材料的低表面能，微米尺度上的粗糙结构(如果在纳米尺度上也有粗糙结构会更有利)，倒悬结构的存在。在这样的情况下，当液滴位于粗糙结构上面时，空气(或其它存在的气体)就可以被锁在液滴下面，导致液滴和表面之间产生低粘附性。

本文所用的术语“复合微球”是指具有2个或更多个组分的微球，其通常形成2个或更多化学上和(或)结构上不同的相。组分可以是不同的有机化合物，例如不同的聚合物，或至少一种有机化合物和至少一种无机化合物。

本文所用的术语“聚合反应”或“聚合”包括任何种类的交联反应，要求其可产生由多个重复单元组成的产物。特别地，术语“聚合”包括自由基聚合，缩聚，加聚，环加成，离子聚合，配位聚合和基团转移聚合。

本发明人发现，当基底的表面为超双疏表面时，其在该基底上的液滴固化会形成完整的微球，同时由于超双疏表面对液滴的排斥性和低粘附性，当液滴固化形成微球时，液滴与表面的接触面积趋向于最小化，另外，提供不大于0.07N/m的表面张力的液滴，该发明同样适用于超疏液表面上。