TWI607032B - 聚對二甲苯的三維多孔性結構 - Google Patents

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Description

聚對二甲苯的三維多孔性結構
本發明係關於一種形成三維多孔性結構的領域，特別來說，是關於一種聚對二甲苯的三維多孔性結構及其形成的方法。
利用化學氣相沉積製備聚對二甲苯膜的製程為一氣相反應，在真空下可形成十分緻密且均勻的鍍膜，且聚對二甲苯膜具有相當良好的生物相容性、生物穩定性以及優良的血液相容性等性質。聚對二甲苯更已通過美國食品藥品管理局之核准，已有許多在生物體內相關裝置之應用，因此利用此鍍膜製造之多孔性材料對人體無危害之虞。
已知的聚對二甲苯(Parylene)氣相沉積高分子系統在本發明被使用。聚對二甲苯的沉積發生在固定的模板，主要經由單體(對二甲苯)吸附於表面上，開始聚合反應，接著因為吸收新的單體，高分子鏈開始成長，最後在吸附速率與脫附速率達到平衡。聚對二甲苯的沉積無關於模板材料與形狀，通常低溫模板會加速沉積。沉積在固定的表面上會產生聚對二甲苯緻密的膜，對於其他沉積系統也是如此。
擁有可調控的機械、化學性質的多孔材料正在開發，其主要應用於分離系統、感測器系統、能量傳輸和儲存、非均相催化劑、超疏水表面、光子感件、藥物傳遞、以及生醫支架。這些多孔材料主要利用介入程序製造，如模板、光學微影技術、軟微影技術、氣體發泡、以及氣體或流體模擬地質過程，主要應用於固定的材料或前驅物。替代方法包括加工，例如，3-D列印、雷射燒結、投影立體光刻、帶電噴射、織造技術、或直寫技術中，用於在層層排列或堆疊建立的多孔性材料。
目前的製造方法受限於大量的處理步驟，例如，需額外除去模板、複雜的電腦程式需求及/或須介入人力去掌控製程。因此，該如何利用簡單的原理來形成多孔性材料，並且以低人力成本與簡單步驟來達成這是具有挑戰性的。
本發明提供一種新穎的形成三維多孔性結構的方法。其特徵在於，基於昇華模板的消失性質去建構多孔性結構，因此，不需要額外移除模板的程序，並且通過氣相沉積的共形性與昇華模板的引導，在單一步驟中獲得精細的模板複製結構。此外，在沉積過程中形成的孔洞，可以利用模板的昇華條件，例如，根據材料的三相圖去改變昇華條件或選擇不同的昇華材料，得到不同的孔隙率與孔徑。
本發明一方面，提出一種聚對二甲苯的多孔性結構，包含有一聚對二甲苯結構，具有複數個孔洞，其中聚對二甲苯結構具有一孔隙率。根據本發明一實施例，該多孔性結構的大小係介於20 nm至5 cm之間。根據本發明一實施例，孔隙率係介於55%至85%之間。根據本發明一實施例，多孔性結構還包含複數個目標分子。根據本發明一實施例，聚對二甲苯結構的該等孔洞包含不同大小的孔徑，其中該等孔徑呈一梯度變化。根據本發明一實施例，多孔性結構係一體成形的。
本發明另一方面，提出一種形成三維多孔性結構的方法。首先，提供一犧牲固體模板；然後進行一氣相沉積製程，使一聚合物單體沉積於犧牲固體模板上，同時使犧牲固體模板進行一昇華過程；最後，完全消耗犧牲固體模板，形成一三維多孔性結構。昇華過程包含將該犧牲固體模板從固相昇華為氣相，聚合物單體會吸附於犧牲固體模板的氣相的表面。三維多孔性結構具有一孔隙率，取決於犧牲固體模板的昇華速率，其中昇華速率越高，孔隙率就越大。
根據本發明一實施例，犧牲固體模板還包含一溶液。根據本發明一實施例，所述溶液係以一梯度變化分布於犧牲固體模板中。根據本發明一實施例，犧牲固體模板包含一目標分子，目標分子在犧牲固體模板的昇華過程中被釋放，從而被包覆在三維多孔性結構中。
於下文中，係加以陳述本發明之具體實施方式，該等實施例已被清楚地描述足夠的細節，俾使該技術領域中具有通常知識者可據以實施本發明。其他實施例亦可被加以施行，且對於其結構上所做之改變仍屬本發明所涵蓋之範疇。
為使熟習本發明所屬技術領域具有通常知識者能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明的數個較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明本發明的構成內容。
請參考第1圖，所繪示為本發明一種形成三維多孔性結構的方法之示意圖。本方法利用昇華21和氣相沉積22這兩個同時發生且動態競爭的過程，在三維中形成多孔性結構1。如第1圖所示，多孔性結構1形成在動態蒸氣-固體界面2處，沉積分子31和犧牲的昇華固體模板32係利用相同的體積空間，也就是說，昇華固體模板32所騰出的空間會因為沉積分子31的氣相沉積22而被無縫填滿。
習知的聚對二甲苯氣相沉積在固定模板上會受限於吸附的機制，而在本發明所提出的方法中，昇華的冰形成動態模板，聚對二甲苯在昇華冰上的氣相沉積主要是透過擴散限制機制進行，其中單體連續地擴散至昇華的冰模板新形成的氣相表面上，而在這些表面的吸附只是暫時性的，同時使得聚合反應可以在三維的大範圍中發生。宏觀上，沉積的構造主要透過犧牲模板的昇華過程來引導，並以昇華模板的表面/界面在模板完全消耗之前提供臨時支撐。此外，這樣的依賴性也並行於氣相沉積的保形機制，需要氣相前驅物吸附於昇華表面，而這些直接的依賴性也導致沉積形成相似於犧牲模板的最終結構。
本發明所提供的多孔性結構，是利用氣相沉積在昇華的固體模板上建構。氣相材料沉積主要發生在動態蒸氣-固體界面處，且主要由固體表面昇華現象所主導。由於氣體蒸氣和昇華多出的空間，多孔結構特性會在構造過程中形成，因此透過調節模板的昇華速度及/或熱力學性質能夠控制孔隙率。
請參考第2圖，所繪示為本發明一種形成三維多孔性結構的方法之步驟示意圖。如第2圖所示，本發明之方法包含以下步驟：
步驟400：提供一犧牲固體模板；
步驟402：進行一氣相沉積製程，使一聚合物單體沉積於犧牲固體模板上，同時使犧牲固體模板進行一昇華過程；步驟404：完全消耗犧牲固體模板，形成一三維多孔性結構。
以下將針對各個步驟描述。
首先，提供一犧牲固體模板(步驟400)。犧牲固體模板可以是任何固體形式存在的物質或混合物，且在一條件下可進行昇華反應。於一實施例中，犧牲固體模板是水分子，而當水分子的固體型態(冰)在0.1毫巴(mbar)時，可於約-50度以上的情況下從固態(冰)昇華為水蒸氣，然而，在同樣的壓力和溫度下，聚對二甲苯的氣相單體傾向於聚合、沉積。於一實施例中，犧牲固體模板也可以由具有不同昇華性質的混合溶液冷凍後形成。於一實施例中，混合溶液可包含可以互溶的兩物質，例如，水分子及乙醇，但不限於此。或者，於另外一實施例中，混合溶液可包含不可以互溶的兩物質，例如，水分子及己烷，但不限於此。於一實施例中，犧牲固體模板可以預先包含各種目標分子。於本發明的實施例中，目標分子可以包含螢光分子、生物因子及/或奈米粒子。根據本發明一實施例，螢光分子可以是含有螢光標記的肽(FITC-KKKRGD)或Alexa Fluor® 555疊氮化物，但不限於此。根據本發明一實施例，生物因子可以是包括同種生物的有機體或異種生物的有機體，例如是血管新生之纖維母細胞生長因子(FGF2)。根據本發明一實施例，奈米粒子的大小介於20nm至5cm之間。於一實施例中，奈米粒子可為，例如，氧化鐵(Fe3O4)、金(Au)及/或銀(Ag)，但不限於此。
接著，進行一氣相沉積製程，使一聚合物單體沉積於犧牲固體模板上，同時使該犧牲固體模板進行一昇華過程(步驟402)，任何可透過氣相沉積的聚合物單體皆可使聚合物較佳具有較低之黏性係數，例如是10 -3~10 -5，可確保多孔性結構的保形及孔洞的均勻分布，於本發明較佳實施例中，是使用具有對環酚(paracyclophane)的化合物作為單體，經過裂解(pyrolysis)而沉積形成聚對二甲苯(如下列反應式I)。 (反應式1)
本實施例所使用之對環酚，可以具有各種特殊的官能基，使形成功能性之聚對二甲苯(functionalized poly-p-xylylenes)。於一實施例中，聚對二甲苯包含如式(1)的結構 式(1)
其中R 1與R 2各自獨立地選自由氫原子、-C(=O)H、-C(=O)-CFH 2、-C(=O)-CF 3、-C(=O)-C 2F 5、-C(=O)-C 8F 17、-C(=O)-OH、-C(=O)-Ph、-C≡CH、-CH=CH 2、-CH 2-OH、-CH 2-NH 2、-NH 2、-C(=O)-O-CH 3、-C(=O)-O-C 2H 5、-CH 2-O-C(=O)-C-(CH 3) 2Br、-CH 2-O-C(=O)-C≡CH、式(1-1)所表示的基團、式(1-2)所表示的基團以及式(1-3)所表示的基團所組成之族群，且R 1與R 2不同時為氫原子；以及m與n各自獨立地為1到750,000的整數， 式(1-1) 式(1-2) 式(1-3)
，其中在所述式(1-1)中，R 3表示-CH 2-、-CH 2-CH 2-OC(=O)-、-CH 2-CH 2-NH-C(=O)-、-C(=O)-或-O-CH 2-；以及R 4與R 5各自獨立地表示氫原子、甲基或氯原子。
於另一實施例中，聚對二甲苯具有以下結構：
，其中m與n各自獨立地為1到750,000的整數。
於本發明較佳實施例中，聚對二甲苯為聚一氯對二甲苯(PPX-C)。
氣相沉積視聚合物單體而選擇最適合的沉積參數，且沉積溫度較佳可是配合固體犧牲模板的昇華所需溫度。在本發明之一實施例中，以聚對二甲苯為例，化學氣相沉積系統的壓力保持在0.1毫巴(mbar)。將具有對環酚(paracyclophane)的化合物在溫度為670~700℃的範圍內裂解以得到聚合物單體。然後將犧牲固體模板放置於載台上，在載台溫度為-20~60℃的範圍內沉積聚合物單體於犧牲固體模板上。
最後，待消耗犧牲固體模板之後，就會形成一三維多孔性結構(步驟 404)。本發明之聚對二甲苯的多孔性結構，其具有複數個孔洞，且具有一孔隙率。本發明所稱的孔隙率(porosity)，是指孔隙在多孔性結構中所佔的體積，亦即全部孔隙的體積與多孔性結構最外圍輪廓所呈現結構體積的比率。於一實施例中，孔隙率可透過水銀測孔儀(Mercury porosimeter)量測，主要利用水銀高表面張力與壓力孔隙所需壓力關係計算，參數在0.1~50psia，測量範圍360~3.6um；在大氣壓至60000psia，測量範圍6~0.003um。
由於昇華氣體的體積與固體模板的消失體積成比例，因此孔隙率與昇華速率相關，亦即較高的昇華速率會形成較大的孔隙率。因此，本發明可利用任何可以藉由調整任何可以昇華速率的參數，以獲得不同孔隙率的多孔性結構。於本發明一實施例中，是調控溫度來控制孔隙率，以水作為犧牲固體模板為例，在維持0.1毫巴的壓力下，利用減少溫度至-15℃或增加溫度至25℃去調整昇華速率。於本發明一實施例中，是選用不同昇華熱的物質來控制孔隙率，透過使用混合兩種以上的物質所形成的混合物固體模板，基於該等物質不同的昇華熱去調整昇華速率。昇華的固體模板的質量(或體積)傳遞速率與溫度變化成一個比例，從質量傳遞方程式(如下列方程式I)來看(h為系統熱傳系數、To為操作溫度、Ts為昇華模板的溫度、h為熱傳係數、△H為昇華熱、m為模板質量、ρ為模板密度、V為模板體積)：
其中，熱傳係數h和昇華熱△H在使用相同的固體模板沉積時視為常數，而微分項的昇華固體模板的質量(m)相等於固體模板的密度(ρ)乘以體積 (V)。
以下將針對本發明各實施例作詳細的描述。
實施例一
本實施例是以特殊形狀的冰作為固體犧牲模板，沉積後的聚對二甲苯結構會形成與模板如複製出來的外型，這是因為聚對二甲苯的低黏性係數(大約10-4)，確保了結構的保形及孔洞的均勻分布。請參考第3圖，係根據本發明的第一實施例所形成的三維多孔性結構的影像圖，其中，影像的上方圖為固體模板影像圖，影像的下方圖則為多孔性結構的放大圖。如第3圖的上方圖所示，當使用桌子冰模型(尺寸：桌子的直徑為80mm，高度為50mm)以及椅子的冰模型(尺寸：的直徑為30mm，高度為35mm)作為犧牲固體模板時，可形成如第3圖的桌椅多孔性結構。於本發明一實施例中，以400μm×400μm×400μm的立方體冰模型作為犧牲固體模板時，可形成立方體的多孔性結構。於本發明一實施例中，以直徑為1800μm的球體冰模型作為犧牲固體模板時，可形成球體的多孔性結構。證明本發明之多孔性結構的外型，可以根據犧牲固體模板來設計。
實施例二
本發明可在昇華的犧牲固體模板上沉積其它聚對二甲苯的衍生物，衍生物係指具有各種特殊官能基的聚對二甲苯。本實施例是用特殊官能機的聚對二甲苯來形成多孔性結構。請參考第4A圖，係根據本發明第二實施例所形成的三維多孔性結構之掃描電子顯微鏡(SEM)影像。根據本發明第二實施例，是於冰固態模板上沉積具有琥珀醯亞胺酯官能基的聚對二甲苯單體，形成功能性的聚對二甲苯結構。如第4A圖所示，本發明形成的具有琥珀醯亞胺酯官能基的聚對二甲苯具有多孔性結構。請參考第4B圖，係根據本發明第二實施例所形成的多孔性結構的傅立葉轉換紅外線光譜儀(FT-IR)光譜圖，其中橫軸為波長(公分 -1)，縱軸為反射率(任意單位)。如第4B圖所示，測得本發明沉積後的聚對二甲苯衍生物的多孔性結構的化學組成，從記錄的圖譜上看到峰的位置與強度與習知常用的化學氣相沉積法所製得的聚對二甲苯衍生物薄膜相符合，證實了本發明成功使用聚對二甲苯的衍生物形成多孔性結構。
實施例三
由於昇華氣體的體積與固體模板的消失體積成比例，因此，較高的昇華速率會形成較大的孔隙率，而較低的昇華速率則反之。根據本發明第三實施例，係使用水分子做為犧牲固體模板，為了控制孔隙率，在維持0.1毫巴的壓力下，利用減少溫度至-15°C或增加溫度至25°C去調整昇華速率，而形成不同孔隙率的多孔性結構。基於上述的方程式I，理論上溫度從4 °C升至25 °C昇華體積會增加6.3%，而溫度從4°C降至-15°C昇華體積會減少5.6%。請參考第5A圖至第5C圖，係根據本發明第三實施例形成三維多孔性結構的掃描電子顯微鏡(SEM)影像。如第5A圖所示，操作溫度為-15°C時，形成孔徑為21 μm的多孔性結構，其孔隙率為61%。如第5B圖所示，操作溫度為4°C時，形成孔徑為40μm的多孔性結構，其孔隙率為69.1%。如第5C圖所示，操作溫度為25 °C時，形成孔徑為89μm的多孔性結構，其孔隙率為74.3%。根據第5A圖至第5C圖的結果顯示，在較低的昇華速率(低溫)下會得到較小的孔徑，而在較高的昇華速率(高溫)下則會得到較大的孔徑；此外，從圖中亦可觀察出在較低的昇華速率下會形成緻密的多孔性結構，而在較高的昇華速率下則會形成枝狀的多孔性結構。
實施例四
本發明的犧牲固體模版，其可以混合兩種以上的物質而成，基於該等物質具有不同的昇華性質，去調節犧牲固體模板的昇華速率。於本實施例第一個情況中，是選用可以互溶兩物質，於本實施例第二情況中，選用不互溶兩物質，藉以比較兩者的孔隙率
在第一種互溶的實施例中，互溶的兩種物質可以是水分子及乙醇。根據本發明一實施例，是將80%水分子及20%乙醇混合後，使用液態氮冷卻浴將混合物溶液冷凍，以形成混合物固體模板。
在第二種不互溶的實施例中，不互溶的兩種物質可以是水分子及己烷。根據本發明一實施例，是將90%水分子及10%己烷混合後，使用液態氮冷卻浴將混合物溶液冷凍，以形成混合物固體模板。
請參考第6A圖及第6B圖，係根據本發明第四實施例所形成的三維多孔性結構的掃描電子顯微鏡(SEM)影像。
於第一種互溶的實施例中，如第6A圖所示，是使用由水分子及乙醇組成的混合物模板，在4℃的操作溫度下形成的聚對二甲苯的多孔性結構，其平均孔徑為64μm，孔隙率為82.5%。由於乙醇具有比水分子低的昇華熱(昇華速率高)，因此，同樣在4℃的操作溫度下，與單純使用水分子作為犧牲固體模板所形成的多孔性結構(孔徑：40μm，孔隙率：69.1%)做比較，添加乙醇的混合物模板會得到較大的孔徑及孔隙率。另外，由於水分子與乙醇互溶，因此所形成的多孔性結構具有相似的孔洞大小。
於第二種不互溶的實施例中，如第6B圖所示，是使用由水分子及己 烷組成的混合物模板，在4℃的操作溫度下形成的聚對二甲苯的多孔性結構，其平均孔徑為36μm，孔隙率為57.5%。由於己烷具有比水分子高的昇華熱(昇華速率高)，因此，同樣在4℃的操作溫度下，與單純使用水分子作為犧牲固體模板所形成的多孔性結構(孔徑：40μm，孔隙率：69.1%)做比較，添加己烷的混合物模板會得到較小的孔徑及孔隙率。另外，由於水分子與己烷不互溶，孔徑會對應於來自不同昇華速率的獨立系統，因此所形成的多孔性結構具有分級的孔洞大小。
實施例五
本發明的犧牲固體模板，其可以利用含有梯度組成的混合物模板。此模板提供了蒸氣壓的梯度變化以及相對應不同的昇華速度，因此，在沉積聚合物單體時就會形成梯度多孔性結構，具有複數個孔徑。本發明所指的梯度組成是指混合物模板中的某一物質的濃度往某一特定方向而變化。
根據本發明一實施例，梯度模板的製備方法是先藉由聚丙烯離心管(10mm內徑)將乙醇流入水分子系統中，乙醇的濃度隨高度增加，而產生梯度組成的混合物系統，然後在流動開始後約5秒且在其達到均勻混合物系統的完全狀態之前，使用液氮冷卻浴凍結而成。
請參考第7A圖及第7B圖，分別為使用梯度犧牲固體模板所產生的聚對二甲苯的三維多孔性結構的掃描電子顯微鏡(SEM)影像及三維電腦斷層掃描(micro-CT)影像。
本發明所形成的梯度多孔性結構包含複數個孔徑，該等孔徑呈一梯 度變化。如第7A圖所示，使用梯度混合物模板所形成的梯度多孔性結構，隨著乙醇濃度的增加(影像上方)，孔徑隨之上升，孔徑呈一梯度變化，這是由於乙醇的蒸氣壓較高，昇華速度快，因此會形成較大的孔徑。
值得注意的是，本發明之多孔性結構所形成的梯度孔洞結構係一體成形的。如第7B圖所示，使用梯度混合物模板所形成的梯度多孔性結構為一體成形，並不會具有分層結構。
應理解的是，只要能夠使昇華速度產生梯度變化，並不一定要使用梯度混合物模板才能產生梯度孔洞結構，例如，施加梯度操作溫度。
實施例六
本發明的犧牲固體模板，其可以預先包含各種目標分子，且形成的多孔性結構也會包含該目標分子。於本實施例中，使用液態氮冷卻浴將含有目標分子的溶液冷凍以製備包含目標分子的犧牲固體模板。於本實施例中，目標分子為含有螢光標記的肽(FITC-KKKRGD)及Alexa Fluor® 555疊氮化物。於其他實施例，目標分子可為生物因子及/或奈米粒子。
請參考第8圖，係根據本發明第六實施例所形成的三維多孔性結構的3D共軛焦雷射掃描顯微影像。
於包含螢光分子的實施例中，如第8圖所示，上排是使用包含含螢光標記的肽(FITC-KKKRGD)作為目標分子的犧牲固體模板，所形成的多孔性結構，下排是使用包含含螢光標記的Alexa Fluor® 555疊氮化物作為目標分子的犧牲固體模板，所形成的多孔性結構，結果顯示若使用包含目標分子的犧牲固體模板，其所形成多孔性結構亦會包含該目標分子。
在昇華與沉積的過程中，從昇華固體模板中分離出來的目標分子，在沉積聚對二甲苯時遵守一種「吸收過程(uptake process)」，此過程是基於孔洞和/或聚對二甲苯表面的截留性與吸附親和力。因為在形成多孔性結構的過程中持續的昇華和沉積，或持續分離和吸收，因此，目標分子會在整個多孔性結構中展現全方位性和均勻分佈性。
使用含有目標分子的犧牲固體模板，提供了一種裝載及定位功能性分子進入孔洞材料的獨特方法，並克服了因裝填材料的擴散效率問題以及不均勻性缺點。
實施例七
本發明的多孔性結構可以是一奈米級大小的顆粒，且可與本發明實施例六做結合。根據本發明一實施例，使用奈米霧噴霧器將水分子噴灑在超疏水表面上，形成奈米大小的水滴，然後使用液態氮冷卻浴將該奈米水滴冷凍，以形成奈米級大小的犧牲固體模板。
請參考第9A圖，係根據本發明第七實施例所形成的三維多孔性結構之穿透式電子顯微鏡(TEM)影像。如第9A圖所示，當使用奈米級的犧牲固體模板時，會形成奈米級大小的多孔性結構，其大小介於20 nm至5 cm之間。
此外，本實施例亦可以與本發明的第六實施例結合。於本實施例中，奈米級的犧牲固體模板可以包含奈米粒子，例如，氧化鐵(Fe 3O 4)、金(Au)、及/或銀(Ag)。
請參考第9B圖係根據本發明第七實施例所形成的三維多孔性結構的穿透式電子顯微鏡(TEM)影像。根據本發明的實施例，分別使用包含氧化鐵(10-15 nm)、金(12 nm)、及銀(20 nm)作為目標分子的奈米級犧牲固體模板，如第9B圖所示，所形成的奈米級多孔性結構亦會包含該等目標分子，其中深色的區域為目標分子，淺色的區域則為聚對二甲苯的多孔性結構。
本發明提供了一種製造3D多孔性結構的新穎方法，推翻了以往氣相沉積必然在基板上形成緻密薄膜的觀點，且本發明的三維多孔性結構仍然保有薄膜在化學上及結構上公認的優點。本發明利用聚對二甲苯製造出三維、多樣及不同大小的孔洞的多孔性結構，孔隙率的範圍為55%到85%。憑藉材料昇華熱力學的知識，用於有機聚合物，無機物及/或組合材料的氣相沉積技術已有充分記錄。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
1‧‧‧多孔性結構
2‧‧‧蒸汽-固體界面
21‧‧‧昇華
22‧‧‧氣相沉積
31‧‧‧沉積分子
32‧‧‧昇華固體模板
400‧‧‧步驟
402‧‧‧步驟
404‧‧‧步驟
第1圖所繪示為本發明一種形成三維多孔性結構的方法之示意圖。 第2圖所繪示為本發明一種形成三維多孔性結構的方法之步驟示意圖。 第3圖係根據本發明的第一實施例所形成的三維多孔性結構的影像圖，其中，影像的上方圖為固體模板影像圖，影像的下方圖則為多孔性結構放大圖。 第4A圖係根據本發明第二實施例所形成的三維多孔性結構之掃描電子顯微鏡(SEM)影像。 第4B圖係根據本發明第二實施例所形成的三維多孔性結構的傅立葉轉換紅外線光譜儀(FT-IR)光譜圖。 第5A圖至第5C圖係根據本發明第三實施例所形成的三維多孔性結構的掃描電子顯微鏡(SEM)影像。 第6A圖及第6B圖係根據本發明第四實施例所形成的三維多孔性結構的掃描電子顯微鏡(SEM)影像。 第7A圖及第7B圖分別為使用梯度犧牲固體模板所產生的三維多孔性結構的掃描電子顯微鏡(SEM)影像及三維電腦斷層掃描(micro-CT)影像。 第8圖係根據本發明第六實施例所形成的三維多孔性結構的3D共軛焦雷射掃描顯微影像。 第9A圖係根據本發明第七實施例所形成的三維多孔性結構之穿透式電子顯微鏡(TEM)影像。 第9B圖係根據本發明第七實施例所形成的三維多孔性結構的穿透式電子顯微鏡(TEM)影像。
1‧‧‧多孔性結構
2‧‧‧蒸汽-固體界面
21‧‧‧昇華
22‧‧‧氣相沉積
31‧‧‧沉積分子
32‧‧‧昇華固體模板

Claims (21)

  1. 一種聚對二甲苯的多孔性結構，包含有：一聚對二甲苯結構，具有複數個孔洞，該聚對二甲苯結構具有一孔隙率，其中該多孔性結構的大小係介於20nm至5cm之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的多孔性結構，其中該孔隙率係介於55%至85%之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的多孔性結構，其中該聚對二甲苯結構具有一官能基。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的多孔性結構，其中該多孔性結構還包含複數個目標分子。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的多孔性結構，其中該等目標分子包含螢光分子。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的多孔性結構，其中該等目標分子包含生物因子。
  7. 如申請專利範圍第4項所述的多孔性結構，其中該等目標分子包含奈米粒子。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的多孔性結構，其中該聚對二甲苯結構的該等孔洞包含不同大小的孔徑。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的多孔性結構，其中該等孔洞的該等孔徑在該聚對二甲苯結構中呈一梯度變化。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的多孔性結構，其中該聚對二甲苯結構係一體成形的。
  11. 一種形成三維多孔性結構的方法，包含有： 提供一犧牲固體模板；進行一氣相沉積製程，使一聚合物單體沉積於該犧牲固體模板上，同時使該犧牲固體模板進行一昇華過程；以及消耗該犧牲固體模板，形成一三維多孔性結構。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的形成三維多孔性結構的方法，當完全消耗該犧牲固體模板後，該三維多孔性結構的外型與該犧牲固體模板相同。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的形成三維多孔性結構的方法，其中該聚合物單體係聚對二甲苯單體。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的形成三維多孔性結構的方法，其中該聚對二甲苯單體具有一官能基。
  15. 如申請專利範圍第11項所述的形成三維多孔性結構的方法，其中該昇華過程包含將該犧牲固體模板從固相昇華為氣相，其中該聚合物單體會吸附於該犧牲固體模板的氣相的表面。
  16. 如申請專利範圍第11項所述的形成三維多孔性結構的方法，其中該犧牲固體模板為水分子。
  17. 如申請專利範圍第11項所述的形成三維多孔性結構的方法，其中該犧牲固體模板包含一第一溶液以及一第二溶液，該第一溶液的昇華熱不同於該第二溶液的昇華熱。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的形成三維多孔性結構的方法，其中該第一溶液或第二溶液的濃度係以一梯度變化分布於該犧牲固體模板中。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的形成三維多孔性結構的方法，其中該三維多孔性結構係一體成形的。
  20. 如申請專利範圍第18項所述的形成三維多孔性結構的方法，其中該三維多孔性結構包含複數個孔洞，該等孔洞包含大小不同的孔徑，其中該等孔 徑呈一梯度變化。
  21. 如申請專利範圍第11項所述的形成三維多孔性結構的方法，其中該犧牲固體模板包含一目標分子，該目標分子在該犧牲固體模板的該昇華過程中被釋放，從而被包覆在該三維多孔性結構中。
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