本發明公開一種利用水凝膠涂層實現剛性材料宏觀超分子組裝的方法，利用含超分子官能團的水凝膠涂層組合實現剛性材料宏觀超分子組裝，含超分子官能團的水凝膠涂層組合包括第一含超分子官能團的水凝膠涂層和第二含超分子官能團的水凝膠涂層，兩者包括具備超分子識別與組裝功能的超分子相互作用基團。首先分別將第一含超分子官能團的水凝膠涂層和第二含超分子官能團的水凝膠涂層以共價鍵形式接枝到剛性材料A和剛性材料B表面；然后將剛性材料A和剛性材料B宏觀超分子組裝。本發明在剛性材料表面以共價鍵形式連接具有超分子識別組裝功能的水凝膠涂層，借助表面水凝膠涂層的超分子相互作用，實現剛性材料的宏觀超分子組裝。

技術領域

本發明屬于超分子組裝領域，具體涉及一種利用含超分子官能團的水凝膠涂層實現剛性材料宏觀超分子組裝的方法。

背景技術

1987年諾貝爾化學獎授予了超分子化學研究方面的佩德森(C.JPedersen)、萊恩(J.MLehn)和克來姆(D.JCram)，萊恩將超分子化學定義為研究兩種或兩種以上的化學物種通過分子間相互作用締結而成的具有特定結構和功能實體的科學，研究涉及的分子間相互作用包括靜電、氫鍵、親疏水作用、π-π相互作用、配位作用等非共價鍵相互作用。

宏觀超分子組裝(Macroscopicsupramolecularassembly,MSA)，是指在十微米以上的構筑基元表面，通過表面化學修飾引入超分子識別基團，再利用界面組裝構筑超分子材料的過程，已經發展成為超分子化學領域的一個新興研究方向。與傳統分子自組裝通過多級多層次組裝制備體相超分子材料的方法相比，宏觀超分子組裝以微米以上尺度的材料為構筑基元直接構建體相材料，極大地縮短了從構筑基元到體相材料的尺度跨度；并且，構筑基元的設計和組裝過程的調控都十分靈活，能夠簡便易行地調控體相材料的結構與功能，已經發展成為了一種自下而上構建三維有序結構以及體相超分子材料的新方法。目前，國內外宏觀超分子組裝主要以彈性模量較低的水凝膠軟材料作為構筑基元，發展了主-客體識別、氫鍵、配位鍵、靜電、DNA雜化等超分子相互作用主導的組裝。宏觀超分子組裝易于通過低彈性模量材料實現，其原因在于，構筑基元表面具有良好的柔性和高度的流動性，為其表面修飾的超分子官能團提供了較高的分子活動能力，使宏觀表面接觸時易于發生多重相互作用，增強表面結合強度而實現組裝。然而，對于彈性模量較高的剛性構筑基元(金屬、無機物、高模量高分子材料)，材料表面形變能力較差，宏觀表面的官能團分布受表面粗糙度、浸潤性等因素影響，大部分官能團難以達到分子間作用力程，無法發生多位點相互作用，界面結合能力弱，難以實現宏觀超分子組裝。因此，宏觀超分子組裝的研究受限于低模量材料，剛性材料的高效組裝成為了該領域發展的瓶頸問題。為此，我們曾經提出了“柔性間隔層”的概念，即在高模量聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面通過交替層狀組裝方法(Layer-by-layer,LbL)引入了聚乙烯亞胺/聚丙烯酸組成的聚電解質多層膜作為柔性間隔層，繼而用LbL方法修飾超分子官能團，有效提高了宏觀表面的結合強度，實現了PDMS的宏觀超分子組裝。但是，該聚電解質多層膜的“柔性間隔層”LbL修飾過程繁瑣，還要額外引入超分子作用官能團，耗時長，效率低，并且修飾的聚電解質多層膜不穩定，在強酸堿、高鹽離子濃度環境下易被破壞，在實際應用中存在挑戰。因此，該領域亟需發展新的“柔性間隔層”制備方法，實現剛性材料的高效宏觀超分子組裝。

為了解決以上問題，提出本發明。

發明內容

本發明提供一種利用水凝膠涂層實現剛性材料宏觀超分子組裝的方法,利用含超分子官能團的水凝膠涂層組合實現剛性材料宏觀超分子組裝，所述剛性材料的尺寸在毫米級以上，所述含超分子官能團的水凝膠涂層組合包括第一含超分子官能團的水凝膠涂層和第二含超分子官能團的水凝膠涂層，所述第一含超分子官能團的水凝膠涂層和第二含超分子官能團的水凝膠涂層包括具備超分子識別與組裝功能的超分子相互作用基團，所述超分子相互作用基團包括主客體相互作用基團或者靜電相互作用基團，主客體相互作用基團包括主體基團和客體基團；所述靜電相互作用基團包括帶正電基團和帶負電基團；