刺激响应型高分子材料 综述(3)

时），在此期间，聚合物成分从本体迁移到表面，或是在本地重排，降低了表面张力。这一响应所持续的时间对于许多应用都太缓慢。通过一个薄薄的聚合物-膜涂层可以实现一个不改变本体高分子力学性质的快速响应。通过使用新的设计技术，现在薄膜的响应时间可以调整秒到小时。

聚合物刷

涉及大分子的刺激-响应型薄膜的一个具体的例子是在一个表面上进行接枝密度足够高的化学接枝，因此聚合物链经历体积排斥，采取伸展构象（也就是聚合物刷，图2a-c）。聚合物刷的行为由单层中高分子链之间的强静电斥力，熵以及由于不可逆接枝的约束共同决定。

在聚合物刷中通过外部刺激可逆切换的发现为适应性和响应性界面的制造提供了令人兴奋的可能。均一的刷、有图案的刷以及渐变的刷（刷的接枝密度或化学组成在样品的表面逐渐向一个或两个方向变化）已经用于在平面或曲面（例如，纳米粒子）上响应型薄膜的生产。

对于单一组成的均聚物刷（图2a），响应行为源于接枝的聚合物链的性质和它的接枝密度。刷环境的各种变化是用来触发刷性质的重构和变化。例如，PNIPAM刷具有低临界溶解温度，由于溶剂和温度的变化而经历相变。聚电解质刷对交替的离子强度和pH变化会有大的构象响应，反而一些两性离子化具有高临界溶解温度，它的润湿性会随着温度而变化（图2d）。这些变化是可逆的，因此这些材料可以来回地维持几个转换。

嵌段聚合物刷的响应行为是基于不同嵌段的相分离，尤其是当溶剂和每一个嵌段的作用存在很大的不同时不同。