具有温度响应性的表面附着聚合物网络的亚微米薄膜

研究了具有可控化学结构的表面附着聚(N-异丙基丙烯酰胺) (PNIPAM) 网络薄膜的温度响应性质。合成通过硫醇-烯点击化学(thiol--ene click chemistry)交联并接枝预制的烯反应性聚合物链完成。表面附着交联聚合物薄膜的形成具有良好可控的优势，且无需无氧环境或添加引发剂的注意。具有相同交联密度的PNIPAM水凝胶薄膜被合成于从纳米到微米的宽泛厚度范围。利用椭偏仪、中子反射仪与原子力显微镜作为互补的表面探测技术，研究了随温度的溶胀-塌缩转变。所有亚微米PNIPAM水凝胶薄膜均观察到尖锐且高幅度的温度诱导相变。对于高于LCST的温度，表面附着PNIPAM水凝胶以类似方式塌缩但未完全排出水。对于低于LCST的温度，PNIPAM水凝胶的溶胀取决于薄膜厚度。研究表明，对于低于$\sim$150 nm的超薄薄膜，溶胀受表面附着强烈影响。对于高于150 nm（至微米）的较厚薄膜，具有相同交联密度的表面附着聚合物网络溶胀程度相同。水凝胶薄膜垂直于基底方向的密度分布与自由表面的面内形貌相对照。结果表明自由界面宽度远大于水凝胶薄膜的粗糙度，暗示自由表面存在悬垂链。