AS:宏觀超分子組裝製備多材質三維有序結構

2021-02-13 MaterialsViews

柔性可穿戴電子設備、高靈敏性微傳感器、組織工程支架等高端製造領域，迫切需要發展製備多材料、多功能三維有序結構的新方法。然而，現有金屬、高分子、生物活性材料等加工設備和工藝差異顯著，異質材料間的高效界面結合困難，難以將物理化學性質差別顯著的多種材料集成到同一加工過程中。因此，如何在有限的空間內集成多種材料體系，製備三維有序結構，成為了材料加工領域的一個挑戰。為此，北京化工大學成夢嬌副教授等人採用宏觀超分子組裝（MSA）的方法，通過表面柔性塗層促進異質材料界面結合，進而基於「模塊化組裝」的思想，結合外場操控自下而上地構築了多材質的三維有序結構。相關結果發表在Advanced Science（DOI: 10.1002/advs.202002025）上。

宏觀超分子組裝，是指在十微米以上的構築基元表面，通過表面化學修飾引入超分子識別基團，再利用界面組裝構築超分子材料的過程，它是一種製備體相超分子材料的新方法。由於宏觀表面之間的分子間相互作用受到表面粗糙度、官能團分布等限制。目前所報導的宏觀超分子組裝研究大多局限於表面流動性強的凝膠軟材料，剛性材料難以實現組裝，異質材料的共組裝和可控結合困難。為此，北京化工大學成夢嬌副教授等人提出柔性間隔層的概念，即在石英、金屬、塑料、橡膠等材料的表面，引入具有高流動特性的複合聚電解質多層膜，降低表面粗糙度、提高表面分子活動能力，促進剛性材料的界面分子間相互作用，實現了彈性體（PU）、樹脂（PE、PP、PS和ABS）、金屬鋁、石英玻璃等材料體系的組裝和交叉共組裝。這一策略具有良好的普適性，極大地拓寬了超分子組裝的適用材料範疇。進而，他們在金屬鈦、PDMS和PET等構築基元的製備過程中引入磁響應性物質，將宏觀超分子組裝與磁場操控結合，以實現外場操控，並通過表面修飾的柔性間隔層與主客體分子間作用實現結構穩定，構建了含有多種異質材料的三維有序結構，面向組織工程支架製備的應用。宏觀超分子組裝的基本原理契合增材製造「離散-堆積」的基本思想，不僅為異質材料的結合提供了分子層面的設計原則，而且為構建三維有序結構提供了程序化設計的可行性，有望發展成為增材製造的新方法，滿足高端製造領域對多材料、多功能有序結構的需求。

AEM：熱處理對Al-Mg-Si合金泡沫微觀結構、壓縮性能和能量吸收響應的影響研究

AM：電鏡技術——快電子選擇性激發和探測三氧化鉬中的雙曲型聲子極化激元

AFM：材料領域中的樂高新玩法：二維材料堆疊技術

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