基于表面浸润性和孔结构的智能调控,超浸润多孔材料在液体渗透、油水/乳液分离、可控释放以及水下气体操控等多种领域具有重要的研究意义。形状记忆材料能够感受外界刺激并产生相应的形态变化,这在智能超浸润调控领域有着极大的优势。除了表面浸润性可调控之外,孔结构/尺寸的可调控对于多孔材料的功能和应用也至关重要。因此,利用新型形状记忆材料实现对多孔材料孔径/尺寸的调控研究势在必行。本文以形状记忆聚氨酯海绵为主要研究对象,构建表面化学与孔结构均可以调控的形状记忆聚氨酯海绵,通过对其表面化学以及孔结构的精确调控,所制备的材料可以应用于可控液体渗透、液体分离以及小分子的多重释放等领域。研究内容如下:通过反式1,4聚异戊二烯包覆聚氨酯海绵制备出疏水性形状记忆聚氨酯海绵,并利用多巴胺和聚乙烯亚胺对其进行修饰制备出一个超亲液形状记忆海绵。利用简单的压缩/恢复的方式,超亲液形状记忆海绵可以实现孔径在28 nm～900μm之间进行调控。通过对孔径的精确调控,不仅可以实现对水和有机溶剂流速的ON/OFF调控,还可以实现对水和有机溶剂不同流速的调控,以及应用于罗丹明B的精确释放。根据渗透过程的机理分析可知,液体渗透亲液孔时,会受到毛细力和静压力的共同作用,静压力会使液体渗透过亲液孔,毛细力会阻止液体渗透。而超亲液孔的孔径越小,则产生的毛细力越大,液体发生渗透就越困难。所以通过控制孔径大小,可以成功地控制液体渗透速度以及罗丹明B精确释放。基于疏水形状记忆聚氨酯海绵对孔径的精确调控,可以实现对混合溶液的选择性渗透。当疏水形状记忆海绵处于大孔径的条件下,可实现不相溶油水的分离,当疏水形状记忆海绵处于小孔径时,则可以实现对油包水型乳液混合物的分离。实现同一材料对不相溶油水混合物以及油包水型乳液的分离。超亲液形状记忆聚氨酯海绵对孔径的调控,可以应用于不相溶有机溶剂的分离。整个分离过程的机理是基于Young-Laplace方程。任何一种液体在亲液孔上发生渗透时,都存在一个临界孔径。当材料的孔径大于该液体的临界孔径时,则可以发生渗透,当材料的孔径小于其临界孔径时,则该液体会被截留。因此,可利用形状记忆性能对孔径进行精确调控来实现不相溶有机溶剂的分离。以上述超亲液形状记忆聚氨酯海绵为基底材料,在其表面上修饰全氟癸基磺酸铵掺杂的聚吡咯涂层,从而制备出一个表面浸润性从超亲水到超疏水可逆调控,且孔径在28 nm～895μm之间调控的新型材料。当聚吡咯发生氧化反应时,氧化电位将全氟癸基磺酸铵离子驱入聚吡咯涂层,该表面呈现超疏水性,当聚吡咯发生还原反应时,还原电位将全氟癸基磺酸铵离子驱出聚吡咯涂层,此时该表面呈现超亲水性。通过协同调孔表面浸润性和孔径,可以实现对水的ON/OFF控制以及渗透速度的精确控制,同时也可应用于小分子的多重释放体系研究。这为制备新型可控超润湿多孔材料提供了新的研究方向。