二维聚合物刷@石墨烯薄膜的设计、制备及其弯曲调控的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51503108
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    高婷婷
  • 依托单位：
    齐鲁工业大学
  • 学科分类：
    E0302.高分子材料物理
  • 结题年份：
    2018
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The project aims to graft polymer brushes with different stimuli responsive properties on both sides of graphene film respectively to build the two-dimensional asymmetric polymer brush@ graphene films via the combination strategy of non-covalent modification with surface initiated atom transfer radical polymerization technique. The initiator self-assembly process and its stability on graphene surface will be systematically studied by scanning probe techniques. Then the polymerization conditions will be optimized through regulation of polymerization temperature, reaction time, and monomer concentrations. Finally, expansion force produced by polymer brush conformational changes drives the two-dimensional film with directional and controllable bending under different external stimuli conditions (such as solvent, temperature, and pH). The stimuli response behavior of polymer brushes on graphene surface will be studied, and the relationship between the bending radius of polymer brush@graphene film and the grafting density, polymer thickness, aspect ratio of the 2D film will be further investigated. The study of this project aims to provide theoretical basis and technical support for the preparation of graphene based mechanotransduction components.
本研究结合非共价修饰和表面引发原子转移自由基聚合在石墨烯两面分别接枝具有不同刺激响应性的聚合物刷构筑非对称的二维聚合物刷@石墨烯薄膜。主要围绕：（1）通过原子力显微镜等手段研究引发剂分子在石墨烯表面的自组装过程及其稳定性；（2）考查接枝聚合反应温度、时间、浓度等实验条件，研究聚合物刷在石墨烯表面的接枝动力学、接枝密度，优化最佳反应条件；（3）利用聚合物刷的构象改变产生的膨胀力驱动二维薄膜定向可控弯曲，研究不同外界刺激（温度、溶剂、pH）下石墨烯表面聚合物刷的刺激响应行为，并进一步研究接枝密度、厚度、二维薄膜的长宽比等因素与薄膜弯曲曲率半径的相互关系，为制备石墨基力传导元件提供理论依据与技术支持。

结项摘要

表面修饰是调控表面性能的重要手段，现有的方法中仍存在基底与修饰剂之间的化学特异性要求高、过程复杂、设备昂贵等问题。该课题围绕石墨烯、碳纳米管、天然植物等材料的非共价修饰与性能调控展开研究，主要包括：（1）以聚多巴胺为过渡层，制备了具有不对称结构和优异亲水性能的还原氧化石墨烯（rGO）/聚合物刷复合薄膜，通过调控亲水性聚合物刷的构象转变和水合状态的变化实现了薄膜在水和不同湿度条件下的弯曲调控，薄膜弯曲曲率随薄膜长宽比增大、聚合时间延长和湿度增大而增大，为石墨烯基湿度传感器的研究提供了理论依据。（2）分别选择含儿茶酚结构的单宁酸（TA）和邻苯二酚，以及含-NH2结构的三乙烯四胺、四乙烯五胺和己二胺为原料，制备了三种酚胺聚合物，通过一步法实现了碳纳米管、石墨烯、玻璃纤维、聚四氟乙烯、无纺布及阳极氧化铝等多种基底的无损表面修饰，并进一步通过锚固溴引发剂和表面引发原子转移自由基聚合法成功在表面接枝多种不同聚合物刷，从而实现了材料表面性能的调控，建立了基于酚胺聚合物的新型材料表面修饰方法。（3）以酚胺聚合物P(TA-TEPA)为主要吸附组分，分别以rGO/聚丙烯酰胺（PAM）、原始（AM）和预处理后（Pre-AM）的天然植物海芋茎为结构支撑组分，一步法制备了三种酚胺聚合物复合材料，并研究了其对重金属离子Cr(VI)的吸附性能。结果表明，三种复合材料的最大吸附量分别为394.32 mg/g（308K）、285.65 mg/g（298K）和500 mg/g（298K）；其中，P(TA-TEPA)修饰的Pre-AM复合材料展现了优异的快速吸附性能，在20 min内即可达350 mg/g，而P(TA-TEPA)修饰的AM可直接从吸附溶液中取出分离，制备过程也更简单。所制备的复合材料具有较好的循环稳定性和吸附选择性，在Cr(VI)吸附方面有潜在的应用价值。本课题的研究结果对酚胺聚合物在材料表面修饰、智能材料与重金属离子吸附方面具有重要的科学和应用价值。

项目成果

期刊论文数量（33）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（16）
Evaluation of nitriloacetic acid modified cellulose film on adsorption of methylene blue
次氮基乙酸改性纤维素膜对亚甲基蓝的吸附性能评价
  • DOI：
    10.1016/j.ijbiomac.2018.03.146
  • 发表时间：
    2018-07-15
  • 期刊：
    INTERNATIONAL JOURNAL OF BIOLOGICAL MACROMOLECULES
  • 影响因子：
    8.2
  • 作者：
    Shi, Chengmei;Tao, Furong;Cui, Yuezhi
  • 通讯作者：
    Cui, Yuezhi
NiO nanosheet/TiO2 nanorod-constructed p-n heterostructures for improved photocatalytic activity
NiO纳米片/TiO2纳米棒构建的p-n异质结构可提高光催化活性
  • DOI：
    10.1016/j.apsusc.2015.12.158
  • 发表时间：
    2016-02-28
  • 期刊：
    APPLIED SURFACE SCIENCE
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Sun, Bin;Zhou, Guowei;Yu, Haohai
  • 通讯作者：
    Yu, Haohai
多孔聚苯乙烯的构筑及表征
  • DOI：
    10.16442/j.cnki.qlgydxxb.2016.02.009
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    齐鲁工业大学学报(自然科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    秦红霞;冯芳;杜丽丽;张强;江海洋;高婷婷;吴月
  • 通讯作者：
    吴月
不同形貌聚苯胺的合成及其在电化学中的应用研究进展
  • DOI：
    10.14028/j.cnki.1003-3726.2016.01.012
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    高分子通报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王淑敏;高婷婷;刘蕊蕊;任义仙;周国伟
  • 通讯作者：
    周国伟
Fabrication of vesicular polyaniline using hard templates and composites with graphene for supercapacitor
使用硬模板和石墨烯复合材料制备超级电容器用囊泡聚苯胺
  • DOI：
    10.1007/s10008-016-3410-5
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Journal of Solid State Electrochemistry
  • 影响因子：
    2.5
  • 作者：
    Wang Shumin;Gao Tingting;Li Yan;Li Shichao;Zhou Guowei
  • 通讯作者：
    Zhou Guowei

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其他文献

新疆5种阿魏不同部位多糖的含量测定
  • DOI：
    10.13684/j.cnki.spkj.2016.10.055
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    食品科技
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    谭勇;高婷婷;阚萌萌;王恒;余风华
  • 通讯作者：
    余风华
高分子类型MONOLITH材料的制备技术及其作为亲和色谱固定相用于分离生物大分子的应用
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    化学进展
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    许颖;高婷婷;王启晓;屈阳;刘宏飞;辛渊蓉
  • 通讯作者：
    辛渊蓉
花状钴镍合金的制备及其吸波性能
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    现代化工
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    高婷婷;李巧玲;李凯旋;何晓勇
  • 通讯作者：
    何晓勇
双光弹差频调制型偏振光谱测量技术
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
    赵冬娥;陈友华;高婷婷;黄艳飞
  • 通讯作者：
    黄艳飞
改性煤矸石／ＴｉＯ２ 复合材料的制备及其光催化性能
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    化工新型材料
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    费少雷;李敏;何晓勇;高婷婷
  • 通讯作者：
    高婷婷

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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