BeNano 表征溫敏PNIPAm水凝膠

PNIPAm，聚N-異丙基丙烯酰胺，是一種功能性溫敏高分子材料，從上個世紀90年代開始引起科研人員的關注，具有大量文獻報道。由于其分子結構特點，PNIPAm在低溫為親水的展開構象，而溫度超過約32℃，分子內鍵合和疏水基團的作用下逐漸轉變為收縮構象。有趣的是，即使是與其他材料復合或者共聚，PNIPAm分子的溫敏特點都可以得到有效保持，并且其構象變化隨升溫或者降溫過程可以逆轉。其溫敏特點在醫藥、智能材料制造領域具有廣泛的應用前景。

在這篇應用報告中，我們使用光散射技術表征了一個PNIPAm水凝膠的粒徑和Zeta電位隨溫度的變化，研究了溶液環境對其結構的影響。

儀器

采用丹東百特公司的BeNano納米粒度及Zeta電位儀進行測試。BeNano是一臺多功能光散射設備，集成了動態光散射、靜態光散射和電泳光散射技術，可以檢測顆粒的粒徑、分子量和Zeta電位信息。儀器采用50mW 671nm固體激光器作為光源，APD作為光電檢測器，通過設置在與入射光成90°或者180°夾角的檢測光路檢測顆粒的粒徑信息，通過設置在與入射光成12°夾角的檢測光路檢測Zeta電位信息。

圖1 BeNano 180 Zeta Pro納米粒度及Zeta電位儀

原理

動態光散射

動態光散射技術DLS是利用激光照射在樣品溶液或者懸浮液上，通過光電檢測器檢測樣品顆粒布朗運動產生的散射光波動隨時間的變化。利用相關器的時間相關性統計學計算可以得到相關曲線，進而得到顆粒的布朗運動速度，即擴散系數D。通過斯托克斯-愛因斯坦方程，我們把顆粒的布朗運動速度和其粒徑DH聯系起來：

其中kB為玻爾茲曼常數，T為環境溫度，