清华大学Macromolecules:多尺度制备Janus 粒子
艾玉 艾玉 2022-07-22

Janus 粒子是指形状、组成或性质(亲疏水、机械物理、电荷及极性等性质) 不对称、不均匀的粒子,因此Janus 粒子具有丰富的形貌,如球状,棒状,盘状,雪人状等。Janus 粒子通常由两种截然不同的材料组成,两种材料界面处具有很高的结合能,有效地降低了两种材料的界面能,因此,Janus 粒子是一种良好的表面活性剂。

自1991年诺奖得主P. G. de Gennes提出合成控制Janus 粒子的新策略以来,该领域飞速发展,聚合物衍生的Janus粒子的合成方法取得了巨大进步。通常,由乳液聚合产生的Janus粒子的特征尺寸范围为0.1至1 μm。Janus纳米粒子也可以从嵌段共聚物的微相中分离得来,其中可通过控制嵌段的分子量,将Janus 粒子尺寸减小到10-100nm范围。分子尺度上的Janus粒子很容易通过聚合物单链的分子内交联产生。这些单链纳米粒子(SCNPs)和树枝状聚合物根据分子量和交联程度将尺寸进一步缩小到1-10nm的范围。通过利用具有不同序列分布的聚合物,可以对SCNPs的形状进行调整。

近日,清华大学杨振中团队对Janus 粒子的合成和性能方面的进展进行了综述

 

 

本文要点:

该工作概述了聚合物衍生的Janus粒子从分子到宏观尺度的代表性进展,并提出了3个主要发展方向推动该领域的进一步发展:

1)亚微米级(100 nm 至 1 μm)的 Janus 粒子通常采用乳液聚合的方法进行制备,而纳米级的Janus粒子则需要使用嵌段共聚物微相分离法进行制备,目前,基于乳液聚合的生产以发展较长时间,然而,由于高粘弹性基质中的不完全相分离,成分的区室化不太明显,作者提出了选用强化相分离和选择性后修饰等策略,改善成分的区室化,另一方面,使用嵌段共聚物微相分离虽可减小尺寸尺度,但需要实现共聚物的窄分子量分布和严格的加工条件,阻碍了纳米级Janus 粒子的大规模制备。

2)综上所述,该工作提出了从精密结构设计,集成功能和工业化落地三个方面进行进一步的研究,以制备具有精细功能,尺寸更小,更智能的Janus粒子。

 


 

Yue Shao,et al,Polymer-Derived Janus Particles at Multiple Length Scales,Macromolecules,2022.

DOI:10.1021/acs.macromol.2c00512

https://doi.org/10.1021/acs.macromol.2c00512


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