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宏观超分子组装——超分子材料制备新理念 被引量：5
1
作者 成梦娇 张倩 石峰 《中国科学：化学》 CAS CSCD 北大核心 2017年第7期816-829,共14页
近年来,宏观超分子组装已经逐渐发展成为超分子化学中的一个新兴研究方向.宏观超分子组装是指特征尺寸在微米及微米以上尺度的构筑基元,通过分子间相互作用发生组装,形成有序结构的过程,是实现"全尺度自组装"不可或缺的环节,... 近年来,宏观超分子组装已经逐渐发展成为超分子化学中的一个新兴研究方向.宏观超分子组装是指特征尺寸在微米及微米以上尺度的构筑基元,通过分子间相互作用发生组装,形成有序结构的过程,是实现"全尺度自组装"不可或缺的环节,为超分子体相材料的制备提供了新的理念和方案.本文从宏观超分子组装的发展概况、设计原则与策略和应用方向3个方面展开综述,介绍了从基于长程作用力的"宏观组装"到基于分子间相互作用的"宏观超分子组装"的区别与联系,阐释了实现宏观超分子组装的设计原则和相关机理.最后,针对实现超分子材料广泛应用的目标,从"精准组装"的角度综述了提高组装结构有序程度的方法,以及宏观超分子组装在组织工程支架等方面的应用前景. 展开更多
关键词 宏观超分子组装 超分子材料 多重相互作用 组织工程支架
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基于离子液体萃取体系宏观超分子组装的锶分离 被引量：2
2
作者 史策 熊世杰 沈兴海 《核化学与放射化学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期52-60,共9页
Sr的分离在放射性资源的回收利用领域有着重要意义。离子液体萃取Sr的体系得到了极大的拓展,但是很难实现Sr、Cs之间的完全分离。放射性废液的问题也关系着离子液体体系在乏燃料后处理领域的应用。本工作研究了Sr在离子液体萃取体系中... Sr的分离在放射性资源的回收利用领域有着重要意义。离子液体萃取Sr的体系得到了极大的拓展,但是很难实现Sr、Cs之间的完全分离。放射性废液的问题也关系着离子液体体系在乏燃料后处理领域的应用。本工作研究了Sr在离子液体萃取体系中的界面宏观超分子组装,并开展了其在锶铯分离领域的应用基础研究。首先发现并研究了Sr^(2+)在离子液体萃取体系中界面上的宏观超分子组装(MSA)行为,可实现宏观超分子组装的离子液体为C_(n) OHmimNTf_(2)(n=2、3),萃取剂为正辛基苯基-N,N-二异丁基胺基甲酰基甲基氧化膦(CMPO)和N,N,N′,N′-四辛基-3-氧戊二酰胺(TODGA)。通过质谱、核磁、红外、理论计算等方法分析了Sr宏观超分子组装体(Sr-MSA)的结构,提出了形成Sr-MSA过程的三级组装机理,即Sr^(2+)与CMPO配体形成配合物并与C_(2)OHmim^(+)发生阳离子交换,进入离子液体相;配合物通过相互间的静电吸引、氢键、疏水作用、长碳链等非共价作用形成纳米尺度组装体,并可生长至介观;介观组装体逐渐转移至界面并进一步生长至宏观尺度的中间体;多个宏观中间体在Marangoni效应产生的界面牵引作用下发生MSA,最终组装为单个Sr-MSA。最后,开发了Sr的选择性分离方法,成功实现了水溶液中Sr^(2+)的一步法选择性提取和固化。形成的Sr-MSA可用镊子夹出从而简单实现Sr^(2+)从水溶液中的选择性分离。该法在高酸度环境下仍可适用,在高酸度场景如乏燃料后处理中有潜在应用价值。 展开更多
关键词 锶 宏观超分子组装 萃取 离子液体 MARANGONI效应
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宏观构筑基元表面柔顺性的调控与组装 被引量：2
3
作者 刘崇现 张倩 +2 位作者 张亚军 成梦娇 石峰 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第34期3650-3657,共8页
宏观超分子组装的研究对象是表面修饰有大量超分子识别基团的10μm以上的宏观构筑基元,以及它们之间基于超分子多重相互作用的碰撞、识别和组装的过程,它是超分子化学的新兴研究方向,为体相超分子材料的制备提供了新的思路.宏观构筑基... 宏观超分子组装的研究对象是表面修饰有大量超分子识别基团的10μm以上的宏观构筑基元,以及它们之间基于超分子多重相互作用的碰撞、识别和组装的过程,它是超分子化学的新兴研究方向,为体相超分子材料的制备提供了新的思路.宏观构筑基元的表面柔顺性是决定构筑基元间能否通过多重相互作用,增强相互作用,实现组装的关键要素之一.本文从界面间相互作用出发,通过交替层状自组装方法,在刚性聚二甲基硅氧烷(PDMS)构筑基元表面分别构筑不同层数的聚电解质多层膜,以调控宏观构筑基元的表面柔顺性,并研究聚电解质多层膜层数对于宏观构筑基元组装行为的影响.通过研究在水中叠加组装的时间与聚电解质多层膜层数的关系,我们发现当构筑基元表面修饰的聚电解质多层膜层数较少时,经过长时间叠加也不能发生组装;随着构筑基元表面修饰的聚电解质多层膜层数的增加,可以在较短的时间内叠加实现组装.同时对构筑基元之间的相互作用力随时间的变化进行了原位测量,其力值与上述组装行为一致.本工作验证了"具有高柔性表面是宏观超分子组装的设计原则",说明通过调控构筑基元表面柔顺性可以调控其宏观组装行为. 展开更多
关键词 宏观超分子组装 聚电解质多层膜 表面柔顺性 主客体超分子作用
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萃取过程中微观到宏观的多尺度超分子组装——离子液体的特异性功能
4
作者 史策 沈兴海 《核化学与放射化学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期1-14,共14页
液-液萃取体系中萃取剂和萃合物可能具有表面活性,从而形成多种超分子组装体如囊泡、胶束等。这些超分子组装过程通常均局限于微观或介观尺度,针对萃取体系界面的研究也主要集中在微观和介观尺度。最近,本课题组发现萃取体系界面形成宏... 液-液萃取体系中萃取剂和萃合物可能具有表面活性,从而形成多种超分子组装体如囊泡、胶束等。这些超分子组装过程通常均局限于微观或介观尺度,针对萃取体系界面的研究也主要集中在微观和介观尺度。最近,本课题组发现萃取体系界面形成宏观超分子组装(MSA)新现象。通过MSA体系可以从宏观尺度分析萃取过程的界面行为。MSA过程发生在离子液体萃取体系,为研究离子液体体系中复杂的超分子作用提供了新思路。本文主要围绕萃取过程中微观到宏观的不同尺度超分子组装行为进行评述。首先总结了萃取体系中的微观界面性质和离子交换行为。进一步地,对萃取体系中介观尺度的超分子组装进行了分析总结。最后,重点介绍了离子液体萃取体系界面上MSA过程的机理及其分离应用。一方面,该过程提供了新的萃取分离方法;另一方面,离子液体体系界面在MSA过程中呈现出持续的Marangoni效应,为MSA领域的一个重要科学问题即持续推动力问题的解决,提供了新的途径。 展开更多
关键词 萃取 宏观超分子组装 离子液体 液-液界面 MARANGONI效应
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精准宏观超分子组装 被引量：2
5
作者 成梦娇 石峰 《高分子学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2020年第6期598-608,I0004,共12页
宏观超分子组装是近年来超分子科学的新兴研究方向,其本质是表面修饰有大量超分子官能团的宏观构筑基元的界面组装.由于组装过程中存在较多热力学亚稳态,导致最终产生大量非精准组装体,整体结构有序度低,制约了其在高性能超分子材料方... 宏观超分子组装是近年来超分子科学的新兴研究方向,其本质是表面修饰有大量超分子官能团的宏观构筑基元的界面组装.由于组装过程中存在较多热力学亚稳态,导致最终产生大量非精准组装体,整体结构有序度低,制约了其在高性能超分子材料方面的应用,因此,如何实现精准宏观超分子组装,构建有序超分子结构,成为了制约宏观超分子组装发展的瓶颈问题之一.本专论从宏观超分子组装的概念与组装机制出发,根据宏观超分子组装过程的特点,分析阐述了组装体中存在不同界面匹配度的热力学亚稳态的问题;继而,从能量面的角度展开分析,总结和归纳了提高组装结构有序度的精准组装策略,包括:(1)利用组装体热力学稳定性差异,设计各向异性构筑基元诱导目标组装结构的形成,发展自纠错策略提高组装界面匹配度;(2)引入宏观构筑基元的组装动力学设计,使构筑基元发生自驱动运动并通过界面长程力取向,使组装界面达到高度匹配,实现近热力学平衡态的精准组装,直接获得精准结构.进而,结合精准宏观超分子组装制备的有序结构,我们展望了其在构建组织工程支架方面的应用前景. 展开更多
关键词 精准宏观超分子组装 动态组装/解组装 自纠错 各向异性构筑基元 界面自由能最小化原理
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基于机器视觉的宏观超分子组装实验平台 被引量：1
6
作者 黄丰盛 谢于锰 +3 位作者 梁焜明 董力群 卢延博 张亚军 《北京化工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期92-100,共9页
利用可编程控制器(PLC)技术与机器视觉技术,设计用于宏观超分子组装的自动化实验平台,平台主要由控制、图像采集和执行3部分组成。控制部分硬件包括工业计算机、西门子PLC;图像采集部分硬件包括工业相机和相机镜头;执行部分硬件包括三... 利用可编程控制器(PLC)技术与机器视觉技术,设计用于宏观超分子组装的自动化实验平台,平台主要由控制、图像采集和执行3部分组成。控制部分硬件包括工业计算机、西门子PLC;图像采集部分硬件包括工业相机和相机镜头;执行部分硬件包括三轴直线机械臂、振荡平台和液体抽注系统。为了解决平台的定位问题,提出双标识物视觉定位算法,实现了实验平台的精准定位。同时提出基于多代局部最优解的混合蚁群遗传路径规划算法,优化实验平台机械臂的运动路径,提高其工作效率。利用所设计平台进行宏观超分子组装实验,实验结果表明,该实验平台能够批量进行宏观超分子的组装、解组装和清洗等实验步骤,不需要实验人员干涉,节约了实验时间,对宏观超分子组装的工业化生产具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 宏观超分子精准组装 可编程控制器(PLC) 视觉定位 路径规划
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