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我们使用组氨酸头基的Bola型两亲分子(EDHMEs和EDH)基于其对pH、金属离子以及有机酸的作用,设计构造了一系列超分子自组装体系,并研究了其功能化应用和制备宏观有序材料的潜力。
其一,我们依靠EDHMes与阳离子的作用制备了多响应性超分子水凝胶。其可以与最高8当量质子的无机酸形成稳定的水凝胶,可以选择性的与二价铜离子成胶,并且分别组装成单壁螺旋纳米管和单分子厚度的纳米线结构。在EDHMes/Cu2+水凝胶中加入三价铁离子可以使其成为溶液态,该状态下对阴离子与阳离子都有专一选择性的响应成胶能力。
其二,我们使用EDHMes与苯二甲酸构筑的二元超分子聚合物制作了水凝胶。详细研究了其自组装机理,并分析了苯二甲酸的构造异构对自组装结构的影响,以及造成的宏观性质的区别。进一步研究发现,IPA/EDHMes体系中负载稀土金属离子(铕离子)可以实现铕离子的荧光增强,通过各种表征证实特定的超分子结构可以对铕离子具有很好的配合与分散作用。这就为以超分子聚合物为结构基础构造功能化自组装体提供了很好的思路。
其三,我们发现EDH分子可以在微碱性(pH8-9)的水中通过陈化自组装形成超长的超分子纳米管结构。这种自组装纳米管溶液可以通过类似于缫丝的方法从其中纺制完全由纳米管结构并行排列构成的宏观管束纤维。虽然这种管束纤维全部由非共价键连接而成,但是其可以达到70MPa的强度,已经能够与一些商品化的高分子材料相比。我们发现染料溶液可以在管束纤维上通过毛细作用和润湿作用流动。此外,通过机械设备可以实现连续纺织以及可以进行宏观操作的纳米管束或管束纤维线。