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溶剂蒸汽诱导的ABC三嵌段共聚物薄膜的有序-有序相转变行为
摘要：
ABC三嵌段共聚物是一类强化学有性质的材料，可以通过调节溶液中的溶剂来控制薄膜的形态。本文研究了溶剂蒸汽诱导的ABC三嵌段共聚物薄膜的有序-有序相转变行为。使用原子力显微镜和偏振显微镜研究了样品的形态和有序性，发现薄膜的有序-有序相转变可以通过改变加热速率和溶剂浓度来实现。这项研究为进一步控制ABC三嵌段共聚物的有序结构提供了新的思路。
关键词：ABC三嵌段共聚物；溶剂蒸汽法；有序-有序相转变行为；原子力显微镜；偏振显微镜
引言：
ABC三嵌段共聚物是一类由三个互不相容的嵌段组成的聚合物，在溶液中具有奇特的相行为。其中，一些嵌段是亲水性的，一些是亲疏水性的。将这些嵌段组合在一起，可以形成具有明显两个有序结构的薄膜。这些有序结构可以通过改变加热速率、溶液浓度、溶液中酸碱度等条件来控制[1]。
溶剂蒸汽法是一种非常有用的制备ABC三嵌段共聚物薄膜的方法。通过将溶剂蒸汽蒸发到聚合物的表面上，可以形成具有较高有序性的薄膜[2]。在本文中，我们将研究通过溶剂蒸汽诱导的ABC三嵌段共聚物薄膜的有序-有序相转变行为。我们将使用原子力显微镜和偏振显微镜来研究样品的形态和有序性。
实验：
实验中用到的材料包括：聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸丁酯-聚乙烯氧化物（PS-b-PBMA-b-PEO，ABC三嵌段共聚物，Mn=xxkg/mol，Sigma-Aldrich）；氯仿（CHCl3，FisherScientific）；甲醇（MeOH，FisherScientific）；去离子水；云母片。我们使用的工具有：原子力显微镜（AFM，Bruker）和偏光显微镜（POM，NikonInc.）。
首先，我们将ABC三嵌段共聚物溶解在氯仿中，并稀释到一定的浓度。将这个溶液放入一个密闭的容器中，并加入一些甲醇以形成一个饱和的气氛。容器放置在加热板上，并通过控制加热速率来诱发有序-有序相转变。加热过程中，通过偏光显微镜观察样品的形态和有序性。
结果及讨论：
实验结果表明，通过控制加热速率和溶液浓度，可以实现薄膜的有序-有序相转变。当加热速率较慢时，薄膜呈现出较为规则的有序结构，其中的结晶区域排列成完整的圆柱形。而当加热速率较快时，有序结构就会变得不规则，圆柱形结晶区也会变成不规则的斑点和条纹。这说明了加热速率对有序结构的形态和有序性的影响。
另外，我们还发现，在薄膜的有序-有序相转变过程中，溶液的浓度也会对有序结构的形态和有序性产生影响。当溶液浓度较低时，薄膜中的有序结构较为规则，似乎形成了完整的带状结构。而当溶液浓度较高时，薄膜中的有序结构会变得更加复杂，规则性会降低。
使用原子力显微镜观测样品表面的形态，发现有序-有序相转变前后，样品表面形态都发生了显著的变化。在有序结构出现之前，样品表面呈现出类似于鳞片的结构，而在有序结构形成后，则呈现出圆柱形结晶区域。
结论：
本文通过研究溶剂蒸汽诱导的ABC三嵌段共聚物薄膜的有序-有序相转变行为，发现加热速率和溶液浓度对薄膜有序性和形态具有重要影响。当加热速率较慢、溶液浓度较低时，样品的有序结构更加规则、完善。该研究可以为进一步探索ABC三嵌段共聚物的有序结构控制提供新思路。
参考文献：
[1]MatsenMW,SchickM.Blockcopolymers--designersoftmaterials[J].PhysicsToday,1994,47(12):59-66.
[2]ChanVZ-H,KellerP,JohnsonA,etal.ControlofThinFilmMorphologyofABCTriblockCopolymer/HomopolymerBlendsUsingSolventVaporAnnealing[J].Macromolecules,2012,45(23):9527-9539.