从液体封装到生物技术再到电子技术，聚合物薄膜(TPFs)是许多技术中不可或缺的元素。然而，它们的生产通常依赖于湿化学，包括有机溶剂或化学气相沉积，需要复杂的设备和恶劣的条件。在这里，展示了一种基于氰基丙烯酸酯(超级胶，CAs)的水模板界面聚合物的生态友好，快速和简便的合成方法，该方法可以产生具有定制性能的薄膜。具体来说，通过将带有阳离子表面活性剂的水面暴露在氰基丙烯酸酯蒸气中，表面活性剂调制的阴离子聚合产生了厚度增长速度为8 nm min - 1的可操纵的聚合物薄膜。此外，薄膜的形状和颜色是由聚合动力学、润湿条件和/或暴露在图案光下精确控制的。使用各种界面作为薄膜生长模板，包括液滴和肥皂泡的自由表面，本发明的方法有利于液相中化学和生物货物的原位包装以及固化气泡内气体的封装。该技术简单、通用、具有生物相容性，为可编程涂层和软/智能流体封装提供了强有力的平台。
图解
图1:环保型聚(氰基丙烯酸酯)薄膜在表面活性剂负载的空气-水界面使用wrappers合成。a)实验系统示意图。其基本组成部分是一个空气-水界面，其中包含阳离子表面活性剂分子(DTAB，标记为蓝色)和ECA液体单体(强力胶，标记为红色)。该系统实际上是通过将DTAB水溶液的无底滴封闭在培养皿中来实现的，培养皿上覆盖着带有强力胶液滴的盖子(右下)。气相中的ECA单体(红色球体)与空气-水界面接触后聚合，形成PECA链，在无底DTAB液滴(左下)上形成薄膜。b) PBCA薄膜的反射显微照片。c)用镊子夹住的独立PECA薄膜照片。两种膜(b, c)均在DTAB溶液(Cs = 3 mm, tpol = 40 min)上生长，并在除水后沉积在基质上。d,e)在DTAB溶液上生长的独立薄膜的SEM图像。PECA薄膜(Cs = 0.5 mm, tpol = 120 min)的俯视图显示其表面光滑(d)，而PBCA薄膜(体积3.5 mL, Cs = 0.5 mm, tpol = 60 min)的横截面显示其厚度为亚μm (e)。f-k) PECA薄膜在DTAB溶液(Cs = 2mm)中生长并转移到硅晶圆上的反射显微照片。
图2：量身定制尺寸、形状和颜色的薄PECA薄膜。将具有润湿性图案的形状DTAB溶液(Cs = 2mm, 40 μL)暴露于ECA蒸气中，得到a)平面衬底上的心形PECA膜(tpol = 20 min)或b)弯曲的PECA膜，其形状与支撑的乒乓球一致(tpol =5 min)。c-e)制备复杂形状薄膜的其他策略。将z形DTAB溶液(Cs = 2mm, 20 μL)暴露于ECA (tpol = 10 min)中，得到干燥的银色薄膜(c)。在再次暴露于ECA蒸气(tpol = 10 min)之前，以同样的方式形成o形干膜，导致颜色从银色变为橙色(d)。在预沉积的DTAB图案上加水(22 μL)，并在ECA中曝光(tpol = 10 min)，形成多色薄膜(e)。f-h)用结构紫外光(波长365 nm)照射光表面活性剂(AzoTAB)溶液滴(Cs = 5 mm, 100 μL)，同时在ECA中曝光(tpol = 25 min)，形成双色薄膜。聚合结束后，薄膜被转移到硅晶片上。带有米诺斯双斧(f)、神话中的格里芬(g)和埃菲尔铁塔(h)图案的PECA薄膜示例。
图3：水化学和生物货物的封装。a - c)制作独立液体饺子的方法是用PECA (a)包裹DTAB溶液悬垂液滴(Cs = 0.2 mm，≈10 μL)，然后将液滴重新暴露在ECA (b)中使其完全聚合。
d - f)在大DTAB溶液体积上生长不同厚度的PBCA可以(d)在倾斜的衬底上固定一个200 μL的水坑(Cs = 50 μm, tpol = 10 min)，(e)在一个培养皿中含有≈7.5 mL的溶液(Cs = 0.2 mm, tpol = 3 h)(插图:(f)使一个≈10 μL的无柄液滴(DTAB +亚甲基蓝，tpol = 30 min)在水中部分浸没，同时防止染料浸出。相反,df。可减少(tpol = 2 min)，使染料从一滴(10 μL) DTAB溶液(Cs = 0.5 mm)和罗丹明B中释放到磷酸盐缓冲的盐水溶液中。通过监测液滴和溶液的荧光强度来实时跟踪释放动力学(g)。h - j)将含有水蚤的液滴(Cs = 100 μm, 200 μL)用生物相容性PBCA膜原位包封(h)。观察水螅游动直到聚合结束(tpol = 30 min) (i)，甚至60 min后(j)。k - l)按照(a-c)中的方法，我们形成了两个含有丙氨酸和茚三酮(均为1wt %)和DTAB (Cs = 0.2 mm， (k))的PECA饺子。实时监测氨基酸指示反应，当饺子相互挤压时，最初透明的液体逐渐变成紫色(l)。m,n)表明混合后的时间。
图4：封装和处理气体样品。a)由CTAB和甘油溶液薄膜组成的肥皂泡示意图，该薄膜由外部气体中引入的ECA固化。抵扣)quasi-spherical气泡(≈5毫升)包围≈10μL CTAB (Cs = 6毫米)和甘油(20 wt %)水溶液(b)和创建聚合ECA蒸汽扩散通过支持布tpol = 10分钟(c)。用针穿刺(d)结果多采多姿,弹性薄膜崩溃到织物(e)外:我们形成一个PECA反应室先做半球形泡沫(6毫升)的水溶液中CTAB (c = 5.95毫米)和甘油在聚四氟乙烯基板(30 wt %) (f),其中，我们用泡液(g)预湿的针滴入两滴含有丙氨酸(1.05 wt%)和茚三酮(1.04 wt%)的液滴。透明PECA室(tpol = 10.5 min)允许(h)通过液滴的颜色变化实时监测氨基酸指示剂的反应过程，(i)收集反应产物。j - o)使用CTAB (Cs = 5.94 mm)和甘油(20.1 wt%)的溶液在放置在盘子(j)中的聚四氟乙烯基板上制作含有8 mL饱和乙酸的空气的无底泡后，我们将其聚合tpol = 10分钟(k)。然后在其旁边分配含有刚果红(0.04 wt%)的液滴。在t = 0时，气体通过破泡(l)释放出来，随后，气体逐渐扩散到液滴中以降低其pH值，导致颜色逐渐由红色变为黑色(m-o)。
结论
wrappers是一种新颖的概念，它产生生物相容性的TPFs，具有可定制的微观和宏观特性，依赖于超胶在含有界面阳离子物质(如表面活性剂、聚电解质)的水界面上的聚合。使用日常生活中使用的材料，无需专门设备，甚至可以在家中制备PCA薄膜，证明了这一概念的简单性。这就形成了一个具有独特结果的模块化平台，包括具有空间或时间控制厚度和干涉颜色的复杂TPFs 。此外，wrappers允许对各种水和气体样品进行原位封装，包括生物体以及反应性和惰性化学物质。从根本上说，阳离子作为稳定加速器的作用使探索其他系统中的类似效应成为可能。我们希望我们的研究能成为跨学科科学家和工程师进一步创新的种子。
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原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202408243
