溶解度参数(酒精浓度换算公式)
纳米:多样化的成分导致层状复合材料具有设计灵活性和结构保真性 。2021-08-02 12: 19高分子科学前沿目前 ， 纳米结构的自组装虽然取得了重大进展 ， 但很大程度上取决于积木设计、组成和两两相互作用的准确性 。这些要求从根本上限制了我们合成宏观材料的能力 ， 其中杂质夹杂的可能性会增加 。更重要的是 ， 由于每个阶段的积木类型和组成不同 ， 我们无法获得分子-纳米-微-宏观的水平 。最近在高熵合金中 ， 观察到随着合金中元素数量的增加 ， 总自由能的熵贡献超过焓贡献 ， 使得固溶相稳定 。鉴于成分的复杂性 ， 它被确立为两种混合体系的重要标志 。多样化的构建模块可以通过系统范围的合作使熵驱动的相行为适应不可预测的变化 。当更多的成分被添加到二进制A/B混合时 ， 图1A说明了这个概念 。所有附加组分的溶解度参数都在A和B的溶解度参数之间 ， 因此它们的分散介质介导了不利的AB相互作用 。当仅添加一种组分(即三元混合物)时 ， 富A区和富B区具有确定的组成和改善的混溶性 。混合熵随着混合组分数量的增加而增加 。当添加两种或两种以上组分时 ， 混合熵的增强导致化学组分在各相中更明显的分散 ， 这进一步调解了富A区和富B区之间的不利相互作用 。富A区或富B区的各种组合可以提供两个区相同的累积化学特性 ， 为共混物适应组成的变化提供了可能 。增强的混溶性进一步降低了不同化学区域中分子扩散的焓障 。动态上 ， 这两个因素有利于不同化学区域的远距离扩散 ， 从而实现远距离合作 ， 形成更高层次的组合 。因此 ， 增加共混物的化学多样性可能是一个未探索的领域 。
鉴于此 ， 受生物混合物和高熵合金的启发 ， 加州大学伯克利分校的徐婷教授的团队假设多样化混合物的成分可以克服这些限制 。组分数量的增加增加了混合熵 ， 导致不同组分的分散 ， 从而增强了相的混溶性 ， 减少了对特定相互作用的依赖 ， 实现了长期协同 。这一假设在含有小分子、嵌段共聚物基超分子和纳米粒子/胶体粒子的复杂共混体系中得到了验证 。在填料选择和共混组合上具有配方灵活性 ， 可获得层状复合材料 。值得注意的是 ， 通过添加小分子 ， 可以解决困扰传统嵌段共聚物/纳米粒子共混物的尺寸限制 。
图1:具有设计灵活性的复杂混合中熵驱动的分层组件
文章亮点:
1.详细描述和模拟各组分的分布、不同阶段之间的相互作用和结构演化路径 ， 并对如何增加混合的复杂性提供意见 ， 使其能够适应组分的变化 ， 而不损害其自组装的可预测性和保真度 。此外 ， 混合材料可以在不影响纳米结构的有序性的情况下访问可调微结构 ， 这扩大了微结构的设计和操作窗口 。
2.利用有机-无机共混物的组成复杂性 ， 实现了熵驱动的具有可调微结构和有序纳米结构的分级组合 。在含有小分子、超分子和纳米粒子/胶体粒子的复杂混合物中 ， 由于组分数量的增加而增加的混合熵导致不同组分的分散 ， 从而使各相的化学组成多样化 。
3.组分的多样性减少了界面间的相互作用 ， 增强了界面间的混溶性 。该方法解除了当前复合材料设计中填料尺寸、严格的化学要求和特定的组成等几个限制 ， 实现了多个长度尺度的同时结构控制 。
图2:复杂共混物中纳米结构的表征和模拟 。
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来源:高分子科学前沿
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