空心微球

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材料科技与生物、物理、化学等多学科多领域的交叉融合，拓展了材料的先进性和功能性。自然界中的许多物质如细胞、植物纤维、病毒等，由于具有中空腔体等多尺度多层次纳米结构和组成，因而具有独特的性能。类似结构的人造体系，如纳米管、空心微球等已经成为材料科学中的重要研究方向。上两周小编给大家介绍了酚醛树脂空心微球和二氧化硅空心微球，今天我们就来了解一下空心微球吧！

近年来，空心微球结构材料由于其特殊的结构和形貌引起了广泛的关注。空心微球结构材料具有低密度、高比表而的特性，而且其空心部分可容纳大量的客体分子或大尺寸的客体，可以产生一些奇特的基于微观“包裹”效应的性质，使得空心微球结构材料作为一种新型功能材料有着广阔的应用前景。它们可以广泛应用于药物、染料、化妆品、敏感性试剂如酶、蛋白质等的可控运输和释放体系，还可以用做轻质填料、高选择性催化剂或催化剂载体，而且在人造细胞、疾病诊断等方而也将具有极其重要的应用价值。

迄今为止，文献报道制备空心微球结构材料的方法很多，其中包括:自组装法、模板一界而反应法、乳液法、喷雾反应法等。通过这些方法制备得到的各种空心微球结构材料已应用于不同领域中。

自组装法

目前，通过自组装法主要侧重于模板/层层自组装(LBL)法、表而活性剂或两亲嵌段聚合物自组装法来制备空心微球结构材料。

层层自组装法是由Decher等人提出的逐层制备有机多分子层的方法，即用带相反电荷的聚电解质，在液/固界而通过静电作用交替沉积形成多层膜的自组装技术。

模板一界而反应法

模板一界而反应法的基本思路是将化学反应限制在核模板的表而，通过化学反应生成材料的空心结构。

乳液法

随着乳液聚合技术研究的深入，新型乳液技术被研究出来制备空心微球结构材料已有文献和专利报道。其中研究比较多的是酸碱溶胀法和动态溶胀法。

喷雾反应法

喷雾反应法制备空心微球结构材料，通常先以水、乙醇或其他溶剂将目标前驱体配成溶液，再通过喷雾装置将溶液雾化，雾化液经过喷嘴形成液滴进入反应器中，液滴表而的溶剂迅速蒸发，溶质发生热分解或燃烧等化学反应，沉淀下来形成一个空心微球结构材料，从而得到了空心微球结构材料。

由于空心微球的特殊的空心结构，因此空心微球的应用领域也比较广泛。

光学材料的应用

电介质的空心微球是很有前途的光子晶体材料，可用于控制光子(波导、微腔激光和抑制光散射)，为了得到完全的光子能带隙希望满足以下几个方面的应用性能要求:波长一半的尺寸，固含量低，折光指数对比系数高(接近3)，光学透明性等。

催化材料的应用

空心微球由于具有较大的接触面积，可以做其它催化剂的载体。Hyeon等用去除模板法合成了金属Pd空心球，并研究了其作为催化剂的性能。研究发现，用空心球结构的Pd作催化剂，第一次Suzuki交叉耦合反应的产率是97%,催化剂循环使用7次，反应的产率为96%，说明空心球结构的Pd催化剂可多次使用而不失活性。同样的条件下，用Pd的纳米颗粒作催化剂，反应进行一次后，催化剂颗粒团聚，失去活性。这表明空心球结构的材料用作催化剂有明显的优势。此外，TiO2, CdS, ZnS等半导体材料的空心球结构常用作光催化材料。将这些材料的空心球撒在含有有机物的废水表面上，利用太阳光可进行有机物降解。美国、日本就是利用这种方法对海上石油泄漏造成的污染进行处理的。

涂料和粘合剂的改性材料

空心微球一般是通过模版法制得的。首先形成的核壳聚合物，一般是采用种子乳液聚合得到的，因此它首先被利用在涂料和粘合剂的改性上，例如：具有核壳结构的聚苯乙烯/聚丙烯酸醋的乳液作为上光涂料；核壳聚合物可作为涂料的有机遮光剂；丙烯酸酷核壳聚合物乳液作为塑料的压敏粘合剂；用核壳聚合物改性环氧树脂粘合剂能减少内应力、提高粘结强度和抗冲击性；核壳乳胶还可作为皮革涂饰剂，有机/无机空心壳微球可以作为涂料的填料，以增加光反射率。

磁性材料的应用

Bao等用模板一界面反应法制备出直径为370nm的金属Ni空心球，并测定了其磁学性质。相同条件下，Ni空心球的矫顽力要比块状金属Ni高很多。此外，Tartaj等合成并研究了SiO2/(γ-FeZ03)空心球的磁学性能，研究发现，通过改变组成和温度，可以调节材料的磁性，为实现材料的磁性可控提供了一种新方法。

生物医用材料的应用

空心微球具有空腔，可以用来承载药物到达指定部位进行定向释放。Gao等合成了元素硒空心球并研究了其抗氧化性能，实验显示硒空心球的抗-OH自由基的比率为68，而硒纳米粒子为22%，空心球结构的材料更适于作为抗氧化药物。Caruso等报道了将生物酶包裹在聚合物空心球中，可以得到新型生物功能材料;他们]制备的含有蛋白质和高分子的空心球，可作为药物载体注入生物体中。此外，Koktysh等制备的TiO2空心球可以探测到多巴胺(一种治脑神经病的药物)，将包裹电极的这种材料移植到大脑中，可控制神经中枢。

轻体材料的应用

由于空心微球材料具有和实心微球相同的体积，但是同时具有空心结构，所以同等大小的空心微球材料比实心微球材料具有更加轻便、隔热性能好的特点。Baumeister等研究发现，空心球结构的硅酸盐有良好的热学性质和力学性质，将它们和铝合金混合后，可用于制作机器人的手臂，这要比纯铝合金的材料轻10%-25%，而且性能可以和铝合金制作的相媲美。这种轻体材料在机械工程中有广泛的应用前景。

如果你在用以上一些材料的应用，或许考虑空心微球的添加和设计思路，能够改变你现在的实验或科研困境。

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