[发明专利]压力诱导构筑的超分子块体薄膜及制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种压力诱导构筑的超分子块体薄膜、制备方法、修复方法和用途。该薄膜为由包括离子型表面活性剂和反电荷物质形成的排列单元有序排列形成具有有序结构的透明薄膜；在水溶液中析出沉淀经压力诱导即可制得简便方便，避免了对大型设备仪器的依赖，易于实现。其作为可功能化的平台或动态响应基质，能够方便地向其中添加各种功能物质成膜，制成相应的功能化材料，可进行多方面应用，用途范围广泛。

技术领域

本发明涉及通过压力诱导构筑超分子块体薄膜技术，特别涉及作为可添加各种功能组分的动态响应基质的超分子块体薄膜技术及功能应用。

背景技术

金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料现今已广泛地应用在人类的社会生产中，覆盖了人们日常生活的方方面面，似乎已经没有什么对材料的要求是它们所不能达到的了。然而近年来，随着工业化所带来的环境问题日益严重，人们对工业生产中可持续性发展的需求也与日俱增。当前的环保形势要求人们寻找一些能够低能耗、零污染地生产加工各类产品的方法。而面对这一需求，这三大传统材料则显得无能为力。因为无论是金属材料中的浇铸法、无机非金属材料中的烧结法又或是有机高分子材料中的注塑法等，它们均需要将制作材料的原料加热融为熔体，再经冷却塑型。通常情况下，加热和冷却过程的耗能可以占产品制造过程全部能耗的70％左右。因此，这些传统的加工工艺便很难满足前述的可持续性要求。

在有机高分子材料众多既有的成型方法中，虽然存在一些不需要加热熔融过程的工艺，但这些方法中，往往需要将高分子溶解于有机溶剂中制成溶液再进行加工，以保证原料的流动性。然而，有机溶剂的使用会不可避免地带来排放上的污染；而且有机溶剂的生产及处理本就是一个高耗能的过程，有机溶剂的使用所造成的温室气体排放量仍然很高。并且，有机高分子往往需要在特定条件下合成得到后才能进行成型加工，高分子材料获取途径有限。

在对可持续性化学需求与日增长的同时，人们对响应性功能材料的要求也开始出现。人们希望新型的先进材料能够满足对不同环境的响应能力，从而实现各种智能传感器件的构建。而若要实现这种功能，仅基于传统的金属材料、无机非金属材料或有机高分子材料则是无法达成的。因为构成这些材料的组分间基本都是通过键能极大的金属键或共价键连接，一般环境下很难发生断键并实现响应。

因此，基于更先进的化学原理，开发有别于传统固体材料的响应型材料便迫在眉睫。自我修复型的材料便是这些新型适应性材料中的一种，报道具有这种功能的材料的研究已在逐年上升，并成为材料学领域中的研究热点之一。

超分子材料是依托超分子化学概念的提出和自组装行为研究的深入而出现的一类新型材料。超分子通常是由两种或多种分子依靠分子间相互作用或动态化学键结合在一起，进而组成的复杂且有组织的聚集体。这些聚集体若能保持一定的完整性，并具有明确的微观结构或宏观特性，一般即可被称之为超分子材料。对于这类材料，由于其组成上的非共价特性，内在地拥有一些传统材料所不具备的特性，例如其在组成制备上的简便性及其在环境响应上的适应性。这正对应于传统材料在面对可持续性生产与动态传感响应这两大革新需求时所出现的无可避免的局限。因此，超分子材料是对传统材料一种很好的补充，可以在传统材料所不能发挥功用的地方施展功能。

然而，现有的关于超分子材料的研究与应用同样存在局限，这主要表现在，超分子材料的构筑基元需要合成得到，而该构筑基元的合成往往很复杂；在利用该构筑基元制备功能材料时，同样需要溶解于有机溶剂中以便成型加工。在成型加工脱除有机溶剂的过程中，构筑基元在浓缩过程中很容易使加入的功能物质聚集不均匀，使制得的功能材料性能不均一。另外，加入的功能物质并不具有普适性，这往往和构筑基元的具体种类有关。

基于超分子材料构筑基元合成的复杂性以及材料功能实现的单一性，亟待一种简易且普适的构建超分子块体材料的方法。

为了解决上述现有技术中的问题，本发明提供了一种压力诱导构筑的超分子块体薄膜及方法和用途。

发明内容