螺旋超分子凝胶的制备及其模板应用研究(3)
1.2 凝胶的自组装过程
超分子化学是一门专注于研究具有特定结构和特殊功能的超分子体系的科学，而那些超分子体系是由两种以上的物质通过分子之间存在的相互作用力缔结而形成的。所以从某种角度来看，超分子化学将有机化学、无机化学、功能高分子等学科紧密联系在一起，淡化了它们之间的界限，使各个学科之间的关联性更加紧密，使我们可以从结构化学的角度解读材料化学。超分子化学也为分子器件、材料科学未来的发展提供了一个新的方向，一种新的可能，为未来化学的发展带来了崭新的希望。随着纳米材料的出现，小分子凝胶作为一类极具发展潜力以及应用前景的新型超分子功能材料，进入研究人员的视野，引起了人们极大的关注。这些小分子凝胶主要是利用功能化小分子的自组装形成的。目前，科研工作者合成出了具有众多特殊结构与性能的超分子聚合物，配位聚合物、π-π 堆积聚合物、氢键结合聚合物是三种主要类型的非共价键聚合物结合形式，这三种主要非共价键形式如图 1.3 所示。
1.3 超分子组装中的三种主要非共价键形式
1.1.2 凝胶分类
凝胶作为一种在生活中随处可见的材料，其分类也存在多种不同的方法，按照凝胶分散介质的不同可将凝胶分为有机凝胶，气凝胶与水凝胶；如果我们按照凝胶的来源对凝胶进行分类的话，那么则可将凝胶分为天然凝胶或者人工合成凝胶；而如果按照凝胶因子的构成来分类，则可将凝胶划分为超分子凝胶和大分子凝胶（聚合物凝胶）,除此之外，由于凝胶形成过程会建立三文网状结构，所以还可以依据三文网状结构的组装交联形式来对凝胶进行分类，将凝胶分为物理凝胶和化学凝胶，具体分类如图1.4。聚合物凝胶又称为化学凝胶，其是先利用聚合反应得到长链的聚合物分子，然后在介质中将其分散交联形成大分子网络。如果凝胶是由强的化学键形成的，那么该凝胶一般情况下是不会具备凝胶-溶胶转化能力的。但是，假如凝胶不是利用强的化学键形成而是借助于氢键、静电力、疏水作用等非共价键力形成时，那么所获得的凝胶会具有凝胶-溶胶转化能力，即热可逆性。小分子凝胶因子通过氢键、静电力、π-π 堆积、偶极-偶极等非共价键力的驱动，自组装成为三文纤文网状结构，阻止溶剂分子的运动，便可得到凝胶。超分子凝胶的网状结构是借助于分子间作用力等弱的相互作用构建的，如果把超分子凝胶加热处理，那么当温度达到一定值时凝胶就会变为溶胶，继续对其进行冷却则又可以变为凝胶，即超分子凝胶具有热可逆性。
通过总结前人的研究成果，可以把低分子凝胶因子分为：（1）长链烷烃或氟碳化合物（2）氨基酸类衍生物（3）ALS 类衍生物（4）糖类衍生物（5）芳香族衍生物（6）有机金属化合物（7）脲类衍生物等。其中，氨基酸类衍生物凝胶剂是种新型凝胶剂，并且此类凝胶剂具有手性结构。氨基酸类衍生物凝胶因子通常由两部分组成：一是由氨基酸形成的酰氨基，另一部分是较长的烷基链。如今，已经报道的可以形成氨基酸类衍生物凝胶的氨基酸主要有:亮氨酸、天门冬氨酸、缬氨酸等。
1.4 凝胶根据介质、来源、交联作用的分类
1.1.3 超分子凝胶的应用
近年来, 国内外学者不断地报道出合成各种特殊的超分子凝胶因子, 并竭力去研究各种影响超分子凝胶性质的可能性因素。超分子凝胶在宏观和微观上的多样性也使其具有重要的工业应用价值，如陶瓷、食品加工和润滑油等。在催化、凝胶电解质、药物载体等方面，超分子凝胶由于其独特的结构和优异的性能也存在着巨大的应用前景，使科研工作者对其倍加关注，已成为当前超分子化学中的研究热点之一。