二元協(xié)同納米界面材料

1、二元協(xié)同納米界面材料外表和界面科學(xué)開展到現(xiàn)階段 ,人們已有共識 ,不同物質(zhì)之間可形成各種各樣的界面 ,諸如金屬、無機(jī)、有機(jī)、半導(dǎo)體及生物材料界面上的研究 ,發(fā)現(xiàn)了許多重大現(xiàn)象。借助異質(zhì)材料的接觸與融合所產(chǎn)生的外表和界面的奇異功能特性 ,來創(chuàng)造新型材料和器件 ,已成為許多研究領(lǐng)域的指導(dǎo)思想。從物理的觀點 ,凝聚態(tài)物質(zhì)的外表相具有不同于體相的對稱性和自由能；當(dāng)某物質(zhì)由宏觀尺寸減小到介觀尺寸時 ,外表相對材料物性的影響將不容無視。因此 ,外表相的設(shè)計及控制 ,必然是研究新型界面材料的關(guān)鍵。“二元協(xié)同納米界面材料這一新概念 ,不同于傳統(tǒng)的單一體相材料 ,而是材料的宏觀外表建造二元協(xié)同納米界面結(jié)構(gòu)。該界

2、面材料的設(shè)計思想是 ,人們不一定追求合成全新的體材料 ,當(dāng)采取某種特殊的外表加工后 ,在介觀尺度能形成交錯混雜的兩種性質(zhì)不同的二維外表相區(qū)；而每個相區(qū)的面積 ,以及兩相構(gòu)建的“界面是納米尺寸。研究說明 ,這樣具有不同 ,甚至完全相反理化性質(zhì)的納米相區(qū) ,在某種條件下具有協(xié)同的相互作用 ,以致在宏觀外表上呈現(xiàn)出超常規(guī)的界面物性的材料；即為二元協(xié)同納米界面材料?！岸獏f(xié)同納米界面材料是力求將二元協(xié)同性推廣到納米尺度界面 ,研討新型界面物性。物性的二元協(xié)同互補性是一個普適的概念 ,如：親水性與復(fù)原性 ,穩(wěn)定結(jié)構(gòu)與亞穩(wěn)結(jié)構(gòu) ,順磁性與抗磁性 ,半導(dǎo)體的P型與N型 ,強誘電體與反強誘電體 ,左旋光性與右

3、旋光性等等。在通常的情況下 ,體材料的外表相和界面相多表現(xiàn)為一種單一的特性。然而 ,當(dāng)利用二元協(xié)同界面材料的設(shè)計思想 ,在介觀尺度甚至納米尺度形成二元協(xié)同界面后 ,這樣的界面常會表現(xiàn)出超常的界面物性。為實現(xiàn)上述的二元協(xié)同性質(zhì) ,需要借助軟凝聚態(tài)物理和納米化學(xué)的根本原理 ,完成界面材料的分子設(shè)計。1 超雙親性界面物性(同時具有超親水性及超親油性的外表)材料研究說明 ,光的照射可引起TiO2外表在納米區(qū)域形成親水性及親油性兩相共存的二元協(xié)同納米界面結(jié)構(gòu)。這樣在宏觀的TiO2外表將表現(xiàn)出奇妙的超雙親性。利用這種原理制作的新材料 ,可修飾玻璃外表及建筑材料外表 ,使之具有自清潔及防霧等效果。這種雙親二

4、元協(xié)同原理 ,同樣可以用來指導(dǎo)我們進(jìn)一步設(shè)計和創(chuàng)成在其他基材上使用的超雙親性修飾劑。例如 ,在纖維及衣物上使用修飾劑 ,將使它們具有超雙親性?？梢栽O(shè)想洗滌衣物可以僅用清水沖洗 ,不再使用傳統(tǒng)的洗潔劑；同樣也可以應(yīng)用到人造血管和人造人體的形成 ,并且改善同活體組織的兼容性 ,來實現(xiàn)長時間的使用壽命。上述材料 ,對人類生活和凈化環(huán)境都是十分重要的。2 超雙疏性界面物性材料利用由下到上、由原子到分子、由分子到聚集體的外延生長納米化學(xué)方法 ,可以在特定的外表上建造納米尺寸同何形狀互補的(如凸與凹相間)界面結(jié)構(gòu)。由于在納米尺寸低凹的外表可使吸附氣體分子穩(wěn)定存存 ,所以在宏觀外表上相當(dāng)于有一層穩(wěn)定的氣體薄

5、膜 ,使油或水無法與材料的外表直接接觸 ,從而使材料的外表呈現(xiàn)超常的雙疏性。這時水滴或油滴與界面的接觸角趨于最大值。如果在輸油管的管道內(nèi)壁采用帶有防靜電功能的材料建造這種外表修飾涂層 ,那么可實施石油與管壁的無接觸運輸。這對于輸油管道的平安運行有重要價值。3 納米尺度光陽極、光陰極兩相共存的高效光催化界面材料借助光化學(xué)和光電化學(xué)的研究思想 ,利用納米化學(xué)方法 ,方案研制多種具有光化學(xué)活性的納米雜化的界面材料。例如 ,在TiO2外表的納米區(qū)域內(nèi)可以構(gòu)建光陽極與光陰極共存的二元協(xié)同界面結(jié)構(gòu) ,在紫外光的照射下具有高效的光催化效果?？梢杂脕矸纸庥卸練怏w(如：甲 ,苯 ,氧化氮等) ,殺死其外表接觸的細(xì)菌。該材料將在空氣凈化和殺菌抑菌方