新材料及其应用

一种以核壳结构微凝胶作为开关的温度和pH双响应智能开关膜的制备方法，所述制备方法包括：(1)将P4VP核/PNIPAM壳微凝胶分散于N,N?二甲基甲酰胺中，搅拌和超声至微凝胶完全分散，随后加入聚偏氟乙烯，搅拌至聚偏氟乙烯完全溶解，静置以脱除气泡，得到均相铸膜液；所述均相铸膜液中，聚偏氟乙烯的质量含量为9～11％，P4VP核/PNIPAM壳微凝胶的质量含量为1.4～1.6％，余量为N,N?二甲基甲酰胺；(2)将铸膜液浇铸在洁净的玻璃板上，用平整的刮刀刮膜，立即将湿膜放入凝固浴中进行相分离成膜，将完全相分离的膜浸泡在去离子水中以浸出残余物，得到智能开关膜。本发明有效地把核壳结构微凝胶原位偏析到膜的孔道表面，制备出具有优异的温度和pH双响应和可逆响应性能的智能开关膜。

成果亮点

本发明的第一个目的是提供一种以核壳结构微凝胶作为开关的智能开关膜的制备方法，该方法有效地把核壳结构微凝胶原位偏析到膜的孔道表面，制备出具有优异的温度和pH双响应性能和可逆响应性能的智能开关膜。

这种核壳结构微凝胶作为开关的温度和 pH 双响应智能开关膜在生物医学、化学分析、环境监测和能源领域有着广泛的应用前景。

具体来说，这种智能开关膜可以用于药物递送、生物传感器、细胞培养、废水处理和电池保护等方面。例如，在药物递送方面，智能开关膜可以在特定的温度或 pH 环境下释放药物，从而提高药物的疗效和减少副作用。在生物传感器方面，智能开关膜可以检测特定的物质或细胞，并在特定的温度或 pH 环境下发出信号。在废水处理方面，智能开关膜可以在特定的温度或 pH 环境下吸附或释放污染物，从而提高废水处理的效率和减少环境污染。在电池保护方面，智能开关膜可以在电池过热或过放电时关闭电路，从而保护电池不受损坏。

总之，这种核壳结构微凝胶作为开关的温度和 pH 双响应智能开关膜具有广阔的应用前景，可以为生物医学、化学分析、环境监测和能源领域带来创新和改进。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明制备的智能开关膜具有优异的温度和pH响应性能。在pH＝6时，实例2所制备的膜M2的纯水通量由20℃时的52.48kg m-2h-1增加到50℃的474.91kg m-2h-1，开关因子达到9。在25℃时，实例2所制备的膜M2的纯水通量由pH＝6时的76.38kg m-2h-1减少到pH＝2的3.36kg m-2h-1，开关因子达到23。

本发明所制备的智能开关膜具有优异的可逆响应性能。实例2所制备的膜M2在温度循环响应10次后，膜的温度开关因子(50℃时的水通量与20℃时的水通量的比值)仍然维持在9左右，并且膜的pH响应性能也没有降低。实例2所制备的膜M2在pH循环响应10 次后，膜的pH开关因子(pH＝6时的水通量与pH＝2时的水通量的比值)仍然维持在28左右，并且膜的温度响应性能也没有降低。

2、本发明提供的智能开关膜的制备方法，成功地将P4VP核/PNIPAM壳微凝胶迁移到膜的孔道表面，使微凝胶大量、均匀的镶嵌在膜的孔道表面，制备出具有优异的温度和pH双响应性能和可逆响应性能的智能开关膜。

3、本发明通过调控微凝胶的PNIPAM壳层的厚度，制备出系列具有不同温度/pH响应性能的智能开关膜。