Gyroid Nickel Nanostructures de copolymère dibloc supramolécules

Il existe plusieurs techniques disponibles pour la préparation d'nanomousses métalliques: dealloying ^1-3, sol-gel se rapproche de ^{4,5, 6,7} nanosmelting, et la synthèse de combustion ^8. Dans le procédé de dealloying, le matériau de départ est généralement un alliage binaire, par exemple, un alliage d'argent et d'or. Le métal le moins noble, l'argent, dans ce cas, peut être éliminé par voie chimique ou par voie électrochimique résultant en une mousse d'or poreuse désordonnée avec ligaments de taille nanométrique. Dans la synthèse par combustion, le métal est mélangé avec un précurseur d'énergie qui libère de l'énergie lors de sa décomposition et entraîne la formation de nanomousse métallique ^8. Des études sur le comportement mécanique des mousses métalliques indiquent que dans les architectures de troubles contraintes ne peuvent pas être transmises efficacement de l'échelle nanométrique de ligament à l'échelle macroscopique global ^9-11. Ainsi nanomousses métalliques bien ordonnées sont censés avoir des propriétés mécaniques supérieures par rapport à lales troubles.

L'idée représentée ici est d'employer des copolymères à blocs qui s'auto-assemblent en nanostructures ordonnées comme précurseurs d'nanomousses métalliques. En fonction de la composition d'un copolymère à blocs, le nombre total d'unités monomères et de l'étendue de la répulsion entre les blocs chimiquement liés, apparaissent différentes morphologies telles que: sphérique, cylindrique, à lamelles, double Gyroid, lamellaire hexagonale perforée, et d'autres ^{de 12 à 14} . En outre, des blocs de polymères peuvent être dégradés de manière sélective conduisant à des matériaux nanoporeux ^15. Les méthodes les plus courantes sont: ^16-18 ozonolyse, une irradiation UV ^19, gravure ionique réactive ^{de 20 à 22, 23 à 26} et de dissolution. Les structures poreuses générés peuvent être remblayées avec divers matériaux inorganiques. Les oxydes métalliques (par exemple SiO _2, TiO ₂₎ sont généralement introduits par procédé sol-gel dans les canaux de la modèle ^27-29. Elle placage autocatalytique ectrochemical et sont couramment utilisés pour déposer du métal sur ou dans des modèles ^{de 30 à 33.} Enfin, le polymère restant peut être éliminé du polymère nanohybride / inorganique par l'intermédiaire de ^deux pyrolyse, dissolution ^{34,35, 28,29} dégradation par les UV, etc

Dans notre approche, nous partons d'un complexe supramoléculaire de polystyrène-bloc-poly (4-vinyl-pyridine) (PS-b-P4VP) copolymère dibloc et pentadécylphénol amphiphile (PDP) des molécules. Ce complexe est le résultat de la liaison hydrogène entre PDP et cycles pyridine (Figure 1a). La composition du copolymère à blocs de départ et la quantité d'ajouter PDP sont choisis de telle sorte que le système s'auto-assemble obtenus en double morphologie Gyroid bicontinue avec un réseau de PS et d'une matrice P4VP (PDP) (figure 1b). Molécules PDP se dissoudre sélectivement dans de l'éthanol et P4VP chaînes effondrement sur le réseau PS (Figure 1c). Par la suite, en utilisant la méthode de placage sans courant, le nickel est déposé dans les pores de la matrice (figure 1d). Après l'élimination du polymère restant par pyrolyse, un nanomousse de nickel Gyroid bien ordonnée est obtenue (figure 1e).