[发明专利]一种基于层层组装技术制备自修复聚电解质涂层的方法

说明书

技术领域

本发明属于自修复涂层制备技术领域，具体涉及一种利用层层组装技术制备具有自修复能力的聚电解质涂层的方法。这种自修复聚电解质涂层具有修复手段易于实现、同一位置多次自修复、涂层的制备不受基底限制等优点，有望在制备保护涂层、生物材料涂层和显示设备等方面得到广泛的应用。

背景技术

自修复材料能够自发的修复在使用过程中造成的机械损伤。人们更加依赖于自修复材料正是由于自修复材料可以有效的延长材料的使用寿命并减少重新生产所需要的费用(Annu.Rev.Mater.Res.2010，40，179-211)。在众多的自修复材料中，能够充分保护基底并赋予基底特定性能的自修复涂层是日常生活中不可或缺的一部分(Adv.Mater.2009，21，645-649)。总地来讲，材料的自修复方式可以分为两种：第一种经常使用的制备外源性自修复材料的方法是将修复剂或催化剂利用纳米微球(Small 2007，3，926-943)或纳米管路(Nat.Mater.2007，6，581-585)预先包埋到材料内部，当材料受损时，修复剂就会自发的释放出来从而实现材料的自修复。另外一种则是内源性的自修复，这种修复依赖的是受损材料间的可逆化学键或者物理相互作用，如：可逆的共价键、非共价键、分子扩散等等。科学家们把越来越多的目光投向了内源性自修复材料(Science 2002，295，1698-1702)，因为它们的修复不依赖于修复剂，从而省去了很多复杂的预先包埋修复剂等步骤，并且可以实现同一位置多次自修复。然而，能够修复较大伤口的内源性自修复材料的制备仍然是科学界的一个挑战。相比于内源性自修复体相材料，内源性自修复涂层的修复更为困难，因为涂层的内源性自修复首先需要材料能够克服基底的巨大束缚迁移到受损部位，才能够进行修复。

层层组装技术是一种制备涂层材料的重要的方法，它具有组成、厚度及形貌可控、涂层的制备不受基底限制等优点(Science 1997，227，1232-1237)。最近，有很多利用层层组装技术制备外源性自修复涂层的报道(Angew.Chem.Int.Ed.2010，49，6129-6133)。在我们研究组之前的研究中，我们制备的图案化薄涂层表面的图案可以通过在水中浸泡使涂层溶胀从而被擦去(Langmuir 2007，23，3254-3259)。这从某个角度证明了层层组装涂层表面的缺陷可以通过水的溶胀从而被修复。层层组装涂层作为内源性自修复涂层研究才刚刚开始，很多问题尚待研究。如何制备一种兼具机械强度与强修复能力的涂层正是现阶段需要迫切解决的问题。

发明内容

本发明属于自修复涂层制备技术领域，具体涉及一种利用层层组装技术制备具有自修复能力的聚电解质涂层的方法。所制备的聚电解质涂层在空气中具有很好的强度。而将这种涂层浸泡到水中或向该涂层喷水时，这种涂层就具有非常好的流动性，从而可以自发的修复它上面的由于机械损伤造成的巨大的划痕。这种自修复聚电解质涂层具有修复手段易于实现、同一位置多次自修复、涂层的制备不受基底的限制等优点。另外，这种自修复聚电解质涂层的制备方法简单，所用的原料无毒无害，相信这种自修复涂层制备方法的提出会对材料科学、表面化学、聚合物科学等方面的研究有所贡献，这种自修复聚电解质涂层也有望在制备保护涂层，生物材料涂层和显示设备等方面得到广泛的应用。

本发明的目的是利用层层组装技术，提供一种制备自修复聚电解质涂层的快速、简单、有效的方法。

本发明所述的基于层层组装技术制备自修复聚电解质涂层的方法，其步骤如下：

A.将聚阳离子构筑基元和聚阴离子构筑基元分别溶于溶剂配成一定浓度、一定pH值的溶液；

B.将处理后的基底浸入到聚阳离子溶液中1～30分钟，然后将基底从聚阳离子溶液中取出，水洗除去基底表面物理吸附的物质后经N₂吹干；

C.将步骤B的基底再浸入到聚阴离子溶液中1～30分钟，然后将基底从聚阴离子溶液中取出，水洗除去基底表面物理吸附的物质后经N₂吹干，从而完成一个沉积周期涂层的制备；

D.重复步骤B、C，从而在基底上制备得到多个沉积周期的自修复聚电解质涂层。

具体描述如下：

1.基底的处理