什麼是高分子的階層結構?
想大致了解一下這是什麼,或者有相關知識的網站鏈接,書籍也行
高分子的階層結構(Polymeric Hierarchical Materials)是指在不同尺度有著不同的微觀構造的高分子材料,比如木頭就是個典型的例子,在宏觀尺度上看是一層層的結構,放大之後可以看到中空的導管和細胞留下的空腔,再放大會發現那些導管和空腔的壁其實是一層層的纖維素纖維,再放大會看到纖維素纖維是順序交聯在一起的,再往下還會有其他的結構。不得不感嘆大自然在微觀上的材料構造如此豐富多彩。
與之相比,人造的高分子材料大多數是均相結構,是眾多高分子材料無序的混合物,或是簡單的排列構成(which在不同尺度下其構造是自相似的)。階層結構的材料,相對於均相結構有著不同的屬性(主要是結構強度不同,有時也涉及到熔點和光學屬性)
關於材料的階層結構可以參見1993年的一篇Nature上的review:
http://silver.neep.wisc.edu/~lakes/Hierarch93.pdf還有一篇是 Hierarchical Structure in Polymeric Materials
http://science.sciencemag.org/content/235/4792/1015.long自然界中細胞可以通過微觀操作來分泌,摺疊,修剪周邊的extracellular matrix從而構建出複雜的材料結構,那麼如何使用人工方法來實現hierarchical structure呢?
首先想到的是採用相分離,利用不同組分在溶劑中的溶解度隨濃度,溫度,ionic strength的不同使其逐層析出,從而構建出不同層級的微觀結構
參見這篇2013年的Science
Hierarchical Porous Polymer Scaffolds from Block Copolymers
http://science.sciencemag.org/content/341/6145/530
另外還可以採用supramolecular self-assembly的方法來構建(不過在我看來這就是更精細的相分離嘛。。。或者說相分離是collective self-assembly)
獻上一篇我很想發的Macromolecule(小時候受老爸的影響,以為這就是最厲害的journal了。。。)Hierarchical Structure in Semicrystalline Polymers Tethered to Nanospheres
還有breath figures這種耍賴的方法,利用微尺度模具來構建結構,我覺得這純屬玩水泥的級別,不夠fancy。做這種技術的材料學家應該搬到隔壁的土木專業去。。。
Polymeric Hierarchical Materials現在往往和納米材料,自組裝一同研究,可以多抱抱nano的大腿推薦閱讀:
※水是不是上帝創造的?
※氣凝膠相關材料的前景如何?
※棉襪和尼龍襪為什麼一個吸水透氣,另一個會捂腳呢,可否從材料的角度講一講?