通过调控嵌段共聚物相行为在任意基底上构建可修复纳米多孔功能涂层

本研究发现通过精确调控嵌段共聚物（BCPs）与选择性溶剂的相互作用，开发出可在复杂表面快速构建均匀纳米多孔涂层的创新方法。该技术采用简单的顺序涂覆工艺，利用溶胀剂诱导产生亚50纳米互联孔道，兼具原位修复功能，在抗反射膜（antireflective）和分离膜领域展现优异性能。其普适性制备策略为光学、生物医学等领域提供了新型功能涂层解决方案。

　　

Highlight

通过分子模拟揭示，我们前期研究发现嵌段共聚物（BCPs）中分散相可通过选择性溶胀机制转化为互联纳米孔结构。传统方法需在50-70°C高温下进行以增强链段运动性，但接近溶剂沸点的操作不仅能耗高，还可能导致基底变形。本研究突破性地在室温条件下实现溶胀成孔，通过精心设计的混合溶剂体系（如甲苯/乙醇=7/3 v/v）同步调控PS-b-P2VP（S2VP）中聚苯乙烯（PS）和聚2-乙烯基吡啶（P2VP）嵌段的差异化溶胀度。分子动力学模拟显示，该混合溶剂使P2VP嵌段溶胀度达300%，而PS嵌段仅溶胀80%，这种不对称溶胀力在室温下即可驱动纳米孔结构的自发形成。

Conclusions

本研究开发出一种适用于任意基底的纳米多孔聚合物涂层简易制备工艺。该技术基于嵌段共聚物与选择性溶剂的精密相互作用调控，仅需顺序涂覆嵌段共聚物和溶胀剂即可通过选择性溶胀成孔机制产生亚50纳米互联孔道。以S2VP涂层为例，甲苯/乙醇混合溶剂体系可在60秒内完成成孔过程，且涂层在可见光区透光率提升5%以上，膜分离应用中染料截留率超过99%。这种兼具高效性、普适性和可修复性的涂层技术，为功能性界面材料开发提供了新范式。