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  嵌段共聚物（Block Copolymers, BCPs）由于嵌段之間的熱力學不相容性能夠發(fā)生微相分離，將尺寸為~5-100 nm的分相結構轉(zhuǎn)變?yōu)榭椎浪眉{米多孔材料在膜分離、催化和藥物傳輸?shù)确矫婢哂歇毺貎?yōu)勢。然而，簡單且高效的嵌段共聚物致孔方法仍有待發(fā)展。選擇性溶脹法作為一種操作簡單、無化學變化、無質(zhì)量損失且表面自發(fā)功能化的致孔方法，能夠用于制備孔結構高度規(guī)整的嵌段共聚物多孔材料。目前，如何促進選擇性溶脹的致孔過程，顯著提高致孔效率，以推進嵌段共聚物多孔材料的放大制備及實際應用成為研究重點。

  基于前期工作，南京工業(yè)大學汪勇教授課題組建立了選擇性溶脹的致孔新方法，并在聚苯乙烯基和聚砜基嵌段共聚物的致孔中得到廣泛應用（Acc. Chem. Res. 2016, 49, 1401-1408；Macromolecules 2020, 53, 5-17）。前期研究主要基于熱溶脹過程，近日，該團隊提出了微波強化選擇性溶脹的新策略（圖1）。溶脹劑分子在微波環(huán)境中劇烈碰撞，致使體系溫度急劇上升。分子的劇烈運動加速其進入致密嵌段共聚物膜的速度，并增強溶脹劑與可溶脹嵌段之間的相互作用，促使整個選擇性溶脹致孔過程可在30 s內(nèi)完成，從而獲得孔道連續(xù)貫穿的嵌段共聚物納米多孔薄膜。

圖1.微波強化選擇性溶脹制備納米多孔嵌段共聚物薄膜。（a）乙醇溫度隨微波時間變化；（b）嵌段共聚物薄膜開孔形貌圖。

  該團隊所提出的微波強化選擇性溶脹的快速致孔策略具有良好的普適性，可實現(xiàn)多種兩親嵌段共聚物的高效致孔，同時能夠在高力學強度的聚砜基嵌段共聚物中迅速引入較高的孔隙率（圖2）。相比熱選擇性溶脹法、嵌段蝕刻法等傳統(tǒng)致孔方法，微波強化選擇性溶脹法具有高效、節(jié)能的突出優(yōu)勢，為嵌段共聚物納米多孔材料的連續(xù)生產(chǎn)奠定基礎。

圖2.微波強化選擇性溶脹膜厚增加對比圖。微波溶脹和熱溶脹分別在800 W和50℃條件進行。

  本論文發(fā)表于《Macromolecules》期刊，題為“Producing Nanoporosities in Block Copolymers within 30 s by Microwave-Boosted Selective Swelling”。本文通訊作者為南京工業(yè)大學汪勇教授，第一作者為史賢松博士。該項研究得到了國家自然科學基金等資助。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.0c00650