1。1。5蜂窝状多孔薄膜的表征

通常情况下我们通过显微镜如扫描电镜、光学显微镜、荧光显微镜和原子力显微镜等仪器对静态呼吸图法制备的多孔薄膜进行表征。扫描电镜可以观察薄膜高倍数的表面形貌，并且可以看出孔的通透性；而光学显微镜则只可以观察低倍数的薄膜表面形貌；原子力显微镜可以无损并且高分辨地对多孔薄膜的表面及其3D构象进行观察；荧光显微镜可以标记分析多孔薄膜的形貌、相态结构；共聚焦显微镜能够对具有多层结构的薄膜的缺陷及其形貌进行观察。用显微镜对多孔薄膜进行表征有一定的局限性：该法通常只能够对孔的形貌进行主观判断,而要对孔的排布进行客观的评定则需要借助于定量分析的方法。定量分析法中通常的方法是泰森多边形法和定量虚拟光散射法。定量虚拟光散射法所用的原理是光散射, 这是一种虚拟无损的方法, 它凭借傅里叶变换来对孔的排布和分散性进行评估。另外一种判断多孔薄膜是否存在缺陷及薄膜规整性的方法便是泰森多边形法,次方法依赖显微镜测试。此外还有一种判断孔的规整性的方法就是变异系数(CV)法，该法实质上是概率分布的归一化分散。对显微镜表征法的测试结果进行分析比较发现：多孔薄膜的表面粗糙度与其表面孔隙率存在着直接的关系。 只要用孔径/孔间距(即D/W)为参数, 便可以在一定程度上表示多孔薄膜的表面粗糙度。其中当薄膜的疏水表面粗糙度增大时, 膜的疏水性便会变强。

1。2成膜体系及膜材料对膜形貌的影响

1。2。1可用于形成多孔薄膜的聚合物种类

从上世纪90年代第一次使用呼吸图法制备多孔膜以来，众多的科研人员将研究重点转移到了制备多孔材料的聚合物上来，越来越多的聚合物被发现并用以研究。其中包括星型结构的聚合物，梳型结构的高分子聚合物，线型结构的高聚物，棒-线状共聚物，两亲性共聚物，超支化聚合物等。目前，根据可将形成规蜂窝结构多孔结构的聚合物的分子的形状、结构和性质可将其分类成以下几种 ：1、线-棒型团状嵌段共聚物(rod-coil block copolymer)  2、高分子星型(Star polymer)  3、高分子梳型(comb poymer)  4、两亲性聚合物(amphiphilic copolymer)  5、无机物 6、天然高分子物质 7、树枝状聚合物。

1。2。2聚合物的结构及其性质

    从静态呼吸图案的生成过程可以了解到：水滴发生凝聚之前，聚合物在水面的快速沉积是减慢水滴的快速生长进而能够成功形成蜂窝状有序多孔膜的关键所在。所以嵌段共聚物的两亲性结构必然会对孔的形貌会产生重要的影响。聚合物的结构包括聚合物的化学组成、末端的基团、聚合物分子量及其拓扑结构等均会影响到水滴的沉积与稳定, 进而影响孔径以及孔的规整性。其中聚合物的化学组成和拓扑结构会共同影响聚合物的亲疏水性。若是完全亲水的均聚物,由于其亲水性太强,聚合物会极易溶于水,结果便是不能成孔；反之,若是完全疏水的均聚物,由于其亲水性太低导致其不能有效地稳定住水滴, 最后会发生水滴凝并的现象。一般情况下，形成规整孔形貌的条件其实是十分苛刻的。但是存在着具有双亲性的嵌段共聚物，该共聚物由于其存在着亲水段，有利于规整多孔薄膜的形成。 这是由于亲水性增强，表面张力便会降低，冷凝的水滴容易被聚合物溶液包裹并稳定存在，进而达到紧密堆积，成为后续水滴凝结的稳定模板，因此较容易形成有序的多孔薄膜。此外，共聚物亲疏水性还会影响孔径的大小。例如，与Ma[32- 37]等人研究了一系列具有不同嵌段比的聚苯乙烯-b-聚丙烯酸(PS-b-PAA)两亲嵌段共聚物。实验数据表明：随着亲水链段的增加，多孔膜的孔径逐渐增加，原因如下：当疏水链段不变时，亲水链段比例的增加会提高共聚物在界面包裹水滴的能力，这就会使得孔径增大。聚合物的末端基团对多孔薄膜的孔径、孔的规整性、孔形状以及孔的层数等均会有一定的影响。Wan 等人[38-42]共同发现了四臂卟啉核星型共聚物(TPP(PS))通过静态呼吸图法制备所得的多孔薄膜均是单层膜，且孔径也都是1μm，而在引入末端亲水基团甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)以制备TPP(PS-b-PHEMA)时，所制得的薄膜都变成了多层结构，且孔径减小到了240 nm，他们采用原子转移自由基聚合(ATRP)的方法制备环状端基的聚苯乙烯(PS)聚合物PS-cyl，然后分别通过水解与酸化过程制备离子、中性端基的PS-ion 和PS-neu三种共聚物，用静态呼吸图法对此法所制备得的三种薄膜进行表征。结果发现：当末端基团不一样时，得到的薄膜孔径以及形貌都不一样。聚合物的分子量也是有序多孔膜形成的一个重要的因素。聚合物分子量会对聚合物溶液的黏度有着明显的影响，聚合物的分子量越小，配制得到的聚合物溶液的黏度也就越低。这样的话它便很难将水滴包裹起来，结果水滴之间出现凝并现象，这会导致得到薄膜的多孔结构的规整性降低。反之，若是聚合物的分子量过高，用该聚合物配制的溶液的黏度便会过大，结果聚合物在溶剂充分挥发之前水滴就无法成功地沉入到聚合物溶液中，得到的便是没有小孔的薄膜。由此可知，合适的聚合物分子量是制得有序多孔薄膜的前提条件，而且通常情况下，聚合物分子量越大，制得薄膜孔径就越大。而乔等人发现：随着聚合物分子量的增大，聚合物的沉积速率随之增大，这会使得孔径变小。论文网