本发明专利技术公开了具有５００ｎｍ至１ｍｍ的可控变化的目径、具有０．５至５０％的微粒体积分数的纳米微粒的自支撑网络或骨架。该网络包含纳米微粒、能够形成有序结构化的相的表面活性剂和交联剂，其中表面活性剂被洗去以留下自支撑的骨架。本发明专利技术还公开了制备自支撑的骨架的方法及其用途。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及纳米微粒/骨架的自支撑(self standing)网络和制备具有可控变化的目径(mesh size)的自支撑的纳米微粒网络/骨架的方法。
技术介绍
多孔骨架尤其纳米多孔至微米多孔骨架应用于许多应用领域中，例如特别是催化、光学、电学、电子、电磁设备、细胞生长、药物递送和色谱分析。可以参考干Ij 名为 Microporous and mesoporous materials (ISSN 1387—1811) 的杂志中由MORI Hiroshi, UOTA Masafumi等人发表的标题为“Synthesis of micro-mesoporous bimodal silica nanoparticles using lyotropic mixed surfactant liquid-crystal templates”，2006，91，172-180 的文章；其公开了通过基于硅酸盐 (TEOS)物质的聚合的两步反应合成的具有小至40-90nm的粒径的微-中度多孔的双峰二氧化硅纳米微粒，该硅酸盐物质限制于十二烷基九乙二醇醚(nonaethyleneglycol dodecylether(C12EO9))和聚氧乙烯QO)山梨聚糖单硬脂酸酯(Tween60)或十八烷基二十乙二醇醚(C18EO2tl)的混合表面活性剂六角形结构化的液晶(LC)模板。可以参考 Antonios G. Mikos 禾口 Johnna S. Temenoff 在 EJB Electronic Journal of Biotechnology(ISSN :0717-3458)，Vol. 3 No. 2，Issue of August 15,2000 中发表的标题为"Formation of highly porous biodegradable scaffolds for tissue engineering”的文章；其公开了使用不同的技术形成骨架，所述技术包括纤维粘合、溶剂浇铸/微粒浸出(solvent casting/particulate leaching)、气体发泡和相分离。已经发现影响孔形态的各种参数是聚合物浓度、冷却方法和时间、溶剂/非溶剂比率、表面活性剂的存在等。已经公开了具有大约IOOym的孔的最高达90%的孔隙率的泡沫。可以参考专利申请US 6852920，其中太阳能电池设备包括两种或多种具有不同的电子亲和力的材料，该太阳能电池设备的特征在于其中两种或多种材料规则地排列并且其中该两种或多种材料在大约Inm至IOOnm的距离内交替存在的体系结构(architecture)， 所述体系结构特征在于具有包含孔的导电或半导电无机介质的中度多孔的模板，其中，孔被与周围的导电或半导电无机介质具有不同的电子亲和力的导电或半导电的聚合物材料填充。可以参考Haifei Zhang 等人于 2005 年 9 月 25 日在 Nature Materials 4， 787-793(2005) ±胃@白勺丰示 11 “Aligned two-and three-dimensional structures by directional freezing of polymers and nanoparticles，，的文章，其公开制备在微米范围内的具有定向多孔性(aligned porosity)的多孔聚合材料在有机电子、微流体、分子过滤和生物材料的众多应用中具有重要的技术意义。其进一步证明基于定向冷冻的通用方法用于使用聚合物、纳米微粒或这些组分的混合物制备定向的材料作为构件块。现有技术的纳米微粒具有变化的性质。但是，现有技术并没有公开其中纳米微粒交联从而使该多孔骨架自支撑的纳米微粒骨架。另外现有技术没有涉及由各种常用的现有材料利用孔径的控制产生骨架的使用方便的通用方法。现有技术也没有教导纳米多孔骨架的交联以使得骨架可以制备成自支撑，因而可以广泛应用于如催化、电子或电磁装置、色谱分析等领域。因此，目标是为了形成具有可控多孔性的自支撑骨架，并且对孔径和方向性具有精确控制。长期的目标旨在这些骨架用作细胞生长基质，用作太阳能电池材料、电和热绝缘体，以及也用于几种应用的催化剂。
技术实现思路
因此，本专利技术提供了制备具有500nm至Imm的可控变化的目径、具有0. 5至50%的微粒体积分数的纳米微粒自支撑的网络或骨架的方法。该网络包含纳米微粒、能够形成有序的结构化相的表面活性剂和交联剂，其中表面活性剂被洗去以留下自支撑的骨架。在本专利技术的实施方式中，纳米微粒选自金属微粒(优选金微粒)、无机微粒(优选二氧化硅微粒)、有机化合物微粒、聚合化合物、半导电微粒和磁性微粒。在本专利技术的另一实施方式中，有机化合物的纳米微粒不溶于表面活性剂中间相中，中间相定义为在晶体和各向同性液体相之间的液晶化合物的相，即，具有中尺度尺寸 (大约2nm至IOOnm)的有序化(ordering)。在本专利技术的另一实施方式中，纳米微粒为各向同性、各向异性或不规则形状的。在本专利技术的另一实施方式中，非离子表面活性剂是CnEm，其中n> 1，优选> 10，和 m> 1，优选为9。在本专利技术的另一实施方式中，表面活性剂能够形成有序的、结构化相、层状、海绵状、立方网络，优选六角形网络。在本专利技术的另一实施方式中，所述骨架具有0. 5至50%的微粒体积分数。在本专利技术的另一实施方式中，涉及制备自支撑的纳米微粒骨架或网络的方法，其中，所述方法包括以下步骤(i)在高于有序相-各向同性相的转变温度的温度下，在表面活性剂相(表面活性剂和水的50/50组合物)中分散具有5至500nm大小的纳米微粒，以获得表面活性剂_微粒分散体；(ii)冷却步骤(i)的表面活性剂-微粒分散体至一定温度以使得形成表面活性剂中间相；(iii)任选地向步骤(ii)的中间相-微粒分散体施加流动(flow)以获得微粒网络的可控的定向；和(iv)交联步骤(ii)或(iii)中获得的微粒，以形成网络。在本专利技术的另一实施方式中，有序相-各向同性相转变温度为发生从有序的中间相向无序的各向同性相的转变的温度，即，40-45 °C。在本专利技术的另一实施方式中，所述交联通过选自物理、化学和物理-化学方法的方法实现。在本专利技术的另一实施方式中，交联方法选自微粒-微粒相互作用及微粒的熔接、 微粒的烧结、通过吸附可交联聚合物的层涂覆微粒、制备在表面上具有可交联基团的微粒、 熔合微粒、改变离子强度、加入盐、改变PH和温度。在本专利技术的另一实施方式中，可交联的聚合物选自聚乙烯醇(PVA)和聚乙烯亚胺(PEI)。在本专利技术的另一实施方式中，可交联的聚合物与纳米微粒的比率以重量计为 1 100 至 100 1。在本专利技术的另一实施方式中，以0. 5-3000C /分钟的速率完成冷却。在本专利技术的再另一实施方式中，以300°C /分钟的速率完成冷却，从而产生500nm 的目径。在本专利技术的另一实施方式中，以0. 5°C /分钟的速率进行冷却，以获得大约200微米的目径。在本专利技术的另一实施方式中，这类骨架用于催化、电子设备、电磁设备、药物递送、 色谱分析、组织工程和细胞生长。在本专利技术的更另一实施方式中，本专利技术的方法导致各向异性微粒以特定的相对定向交本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．具有５００ｎｍ至１ｍｍ范围的可控地变化的目径的纳米微粒的自支撑骨架或网络，包含纳米微粒、表面活性剂和交联剂。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：G·库玛拉斯瓦米，
申请(专利权)人：科学与工业研究委员会，
类型：发明
国别省市：IN
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。