关键词：粒径、、、Zeta电位、、、温度趋向、、、温敏高分子资料    

      PNIPAm，，聚N-异丙基丙烯酰胺，，是一种职能性温敏高分子资料，，从上个世纪90年代起头引起科研人员的关注，，拥有大量文件报道。由于其分子结构特点，，PNIPAm在低温为亲水的发展构象，，而温度超过约32℃，，分子内键合和疏水基团的作用下逐步转变为收缩构象。有趣的是，，即便是与其他资料复合或者共聚，，PNIPAm分子的温敏特点都能够得到有效维持，，并且其构象变动随升温或者降温过程能够逆转。其温敏特点在医药、、、智能资料制作领域拥有宽泛的利用远景。

      在这篇利用汇报中，，我们使用光散射技术表征了一个PNIPAm水凝胶的粒径和Zeta电位随温度的变动，，钻研了溶液环境对其结构的影响。

仪器

      选取丹东amjs澳金沙门151公司的BeNano纳米粒度及Zeta电位仪进行测试。BeNano是一台多职能光散射设备，，集成了动态光散射、、、静态光散射和电泳光散射技术，，能够检测颗粒的粒径、、、分子量和Zeta电位信息。仪器选取50mW 671nm固体激光器作为光源，，APD作为光电检测器，，通过设置在与入射光成90°或者180°夹角的检测光路检测颗粒的粒径信息，，通过设置在与入射光成12°夹角的检测光路检测Zeta电位信息。

图1 BeNano 180 Zeta Pro纳米粒度及Zeta电位仪

道理

动态光散射

      动态光散射技术DLS是利用激光照射在样品溶液或者悬浮液上，，通过光电检测器检测样品颗粒布朗活动产生的散射光颠簸随功夫的变动。利用有关器的功夫有关性统计学推算能够得到有关曲线，，进而得到颗粒的布朗活动速度，，即扩散系数D。通过斯托克斯-爱因斯坦方程，，我们把颗粒的布朗活动速度和其粒径DH联系起来：

       其中k_B为玻尔兹曼常数，，T为环境温度，，?为溶剂粘度，，D_H为颗粒的流体力学直径。

电泳光散射

      电泳光散射技术ELS是利用激光照射在样品溶液或者悬浮液上，，检测向前角度的散射光信号。在样品两端施加一个电。分械拇憧帕Ｔ诘绯×Φ那陆械缬净疃。由于颗粒的电泳活动，，样品的散射光的频率会产生一个频移，，即多普勒频移。利用数学步骤处置散射光信号，，得到散射光的频率移动，，进而得到颗粒的电泳活动速度，，即电泳迁徙率μ。通过Herry方程，，我们把颗粒的电泳迁徙率和其Zeta电位ζ联系起来：

       其中ε为介电常数，，?为溶剂粘度，，f(κα)为Henry函数，，κ为德拜半径倒数，，α代表粒径，，κα代表了双电层厚度和颗粒半径的比值！、、、

       Zeta电位是表征颗粒系统不变性的重要测试指标之一。Zeta电位幅值越高，，颗粒间相互倾轧力越强，，系统不变性越高。

样品配置

      PNIPAm样品为肯定浓度的PNIPAm球分散在水性分散剂中，，均匀混合，，形成水凝胶。

      将样品搁置于BeNano中，，通过BeNano的法式温度测试职能，，将测试温度区间设置为25℃-50℃领域，，每距离1℃进行一次测试。首先进行升温尝试，，而后再进行一次降温尝试。为使样品达到足够的温度平衡，，每个温度点设置60秒温度平衡功夫。每个温度下的进行1次测试最终得到PNIPAm水凝胶的粒径和Zeta电位随温度变动曲线。

了局与会商

图2. PNIPAm水凝胶粒径和散射光强对于检测温度的曲线

      图1中能够看出，，在升温过程中，，25℃至50℃领域内，，PNIPAm水凝胶粒径随温度升高逐步降低，，而散射光强逐步升高。在低温25℃时，，其粒径约为700nm，，而当达到最终的50℃时，，其粒径降低到约350nm。降温法式中粒径和散射光强的变动根基与升温过程中的景象维持可逆。PNIPAm的粒径随温度升高而降低，，是由于当环境温度超过一个温度转变点（大无数文件报道在32℃左近，，但依赖于胶体结构）PNIPAm分子的疏水性以及氢键的形成会以至其构象由亲水的膨胀态急剧转变为疏水的收缩态。随着温度升高，，PNIPAm水凝胶粒径逐步降低，，而散射光强逐步升高，，这是由于PNIPAm收缩导致胶体密度增大，，导致悬浮液的dn/dc上升，，而散射光强正比于(dn/dc）²。

      能够看到，，在升温过程中，，温度转变点滞后于降温过程中的温度转变点，，这是由于在升温过程中PNIPAm形成氢键，，必要吸收能量，，而降温过程中氢键断裂开释能量造成的。

图3. PNIPAm水凝胶Zeta电位对于检测温度的曲线

      图2中展示了PNIPAm水凝胶的Zeta电位随温度变动曲线Ｄ芄豢吹皆诩觳馕露攘煊蚰赑NIPAm水凝胶eta电位为负值，，注明这个样品携带负电，，Zeta电位绝对值随着温度升高逐步增大。在25℃时，，PNIPAm的Zeta电位约为-10 mV，，而当温度上升到50℃时，，其电位上升到约-24 mV。升温过程和降温过程，，样品的Zeta电位对于温度的依赖性根基一致。 

      PNIPAm样品的Zeta电位对于温度的依赖职能够通过图3诠释。在较低温度下，，水凝胶为发展构象，，拥有较大的理论积，，其电荷密度相对较低，，而当温度上升，，粒径减小后，，理论积降低，，理论的电荷密度增长。而Zeta电位反映了电荷密度的水平。

结论

      在这个利用汇报中，，表征了一个温敏的PNIPAm样品，，通过BeNano法式化的升和善降温法式自动的检测了样品在一系列温度下的粒径和Zeta电位。通过测试数据能够发现，，该利用中检测的PNIPAm样品得到的景象和趋向切合大部门文件报道的了局。BeNano软件的法式化温度测试职能能够极大的提升该类测试需要的检测效能，，为该类利用提供了强有力的测试伎俩。