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聚电解质刷浸没于纳米粒子溶液中



图1 聚电解质刷浸没于纳米粒子溶液中

体系示意图如图1所示。一平面聚电解质刷, 平均每条接枝的聚电解质链占据的面积为$\sigma $. 假设链节的链的Kuhn 长度$b$与溶液Benjerum 长度$l_{\mathrm B}$ 同数量级, 这保证链不被静电相互作用强烈拉伸，仍然保持为柔性链。接枝链链长为$N$，溶液中纳米粒子大小为链节大小的$P$倍。接枝链带电分率为$\alpha$，一个纳米粒子所带电量为$Z$。本文暂只考虑聚电解质链和纳米粒子的电荷符号相同的情形。设溶液中接枝高分子、纳米粒子、反离子的体积分数分别为$\phi_{\mathrm N} (z)$、$\phi_{\mathrm P} (z)$、$\phi_{\mathrm C} (z)$，本体溶液中，纳米粒子的体积分数为$\varPhi$。

我们现在应用强拉伸理论研究这个体系。

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强聚电解质刷对pH值也有响应

根据华南理工大学张广照教授的课题组在Sci. Adv., 2016, 2, e1600579上的报道，强聚电解质刷对pH值也有响应，机制为pH值可以影响链间氢键。


如上图所示，对于聚阳离子（聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，PMETAC）刷，$\mathrm{OH}^-$吸附回链上，链间形成氢键。


如上图所示，对于聚阴离子（聚酯化羧基螺吡喃，PSPMA），$\mathrm{H_3O^+}$从链上脱吸附，链间形成氢离子。

中国科学技术大学刘光明教授在Langmuir, 2017, 33 (27), pp 6838–6845报道说，盐离子对强弱聚电解质刷的pH响应有不同的影响。