刺激响应型膜新技术在近些年正逐渐成为研究发展的热点之一.刺激响应膜[1-2]在pH[3-5]、温度[6-8]、光[9]、磁场、电场[10]或离子强度[11]等外界条件的变化激发下表现出特定的物理或化学性质的可逆转变.对于特定的环境刺激，刺激响应膜可以高效并有选择性地改变其膜上基团的物理或化学性质来改变其孔结构或表面性能，从而可以灵活调控膜的渗透性和分离性能等.智能聚合物由于能够发生极性或者构象的可逆变化而被认为是开发刺激响应膜系统的重要材料.刺激响应膜结合智能聚合物的响应性及膜材料本身的机械强度等诸多优点，在传感器、分离系统、药物传输系统等复杂技术系统中都是具有潜在应用的关键部件.本文将介绍智能膜材料方面的研究新进展，重点介绍pH响应型、温度响应型、离子强度响应型、光响应型等刺激响应型智能膜材料方面的研究进展.

1 pH型刺激响应膜

pH型刺激响应膜已较多地应用于化学及药物控制释放、生物传感器、分子识别和物质分离等领域[1，12-14].通过调节溶液的pH以诱导膜的渗透性或选择性发生改变，是一种绿色、低能耗且简单的物质分离、纯化或传质调控方法.膜的pH刺激响应行为主要是通过在膜表面引入含有对pH敏感的聚合物或共聚物，如聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(PDMAEMA)、聚丙烯酸(PAA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)、聚乙烯基吡啶(P4VP)[15-18]等.在不同的pH条件下，这些聚电解质链段发生构象的转变导致膜孔径，分子截留量及渗透性能的改变，从而改变膜的某些或全部功能.羧酸基团和吡啶基团是最常用的pH刺激响应型功能团.

羧酸基团是一种包含有羰基和羟基的官能团.在低pH溶液条件下，羰基质子化不带电，从而使含有羧基的聚合物体积收缩；在pH高的条件下，羧基去质子化解离成羧酸盐，导致这种聚合物电荷强度升高，发生相互排斥，从而体积膨胀.由于含羧基聚合物的这种构型或体积的变化，导致膜的孔径发生相应变化，使得溶液的渗透性能及溶质截留率在不同pH下发生改变.

PAA和PMAA是最常用的含有羧基的pH响应型聚合物.Hester等[19]将两亲性梳状共聚物PVDF-g-PMAA作为添加剂与PVDF共混，发生自组装表面偏析现象.通过荧光显微法发现，PVDF-g-PMAA在膜表面的含量是膜内部含量的6倍.共混膜在pH为2和8时产生明显的pH响应性和响应的可逆性，典型结果如图1所示：在酸性条件(pH=2)下膜孔增大，水通量增加[约500 L/(m2·h)]；在碱性条件(pH=8)下膜孔减小，水通量大大减少[约20 L/(m2·h-1)]，接近于纯PVDF膜的水通量(见图1).

  

图1 溶液的pH在2和8之间变动时，未改性膜和改性膜的通量变化(每半个循环包括1 min的过滤平衡时间和1 min的测试时间)[19]Fig.1 Buffer solution flux through autoclaved control and blend membranes as the pH of the feed was alternated between 8 and 2 (Each half-cycle consisted of a 1 min filtration period for equilibration, followed by a gravimetric flux measurement over a second 1 min period)[19]

Ju等[20]通过自由基聚合合成P(MMA-HEMA-AA)(甲基丙烯酸甲酯-2-羟乙基甲基丙烯酸酯-丙烯酸)添加剂，与PVDF共混，通过相分离过程制备得到微滤膜.对添加剂的质量分数分别为0.5%和1.0%时制得的膜进行测试时发现，进水pH由2.0变为11.0时，通量分别从405 L/(m2·h)减小到127 L/(m2·h)或从535 L/(m2·h)减小到180 L/(m2·h).两种改性膜均表现出显著的pH响应性及这种响应性的可逆性.

Su等[21]以带有PMAA链段的嵌段共聚物PMMA(n)-F127-PMMA(n)，通过共混的方法制备具有pH响应性的PES改性膜.当pH>pKa时，PMAA链伸展，膜孔径减小；当pHKa时，PMAA链收缩，膜孔径增大.因此共混改性膜在低pH的通量远大于在高pH时的通量.研究表明，该过程是一个可逆的过程，且改性膜表面PMAA的含量越高，膜表现出更强的pH响应性能.

4 参考文献按在正文中出现的先后次序列于文后，以“参考文献：”(左顶格)作为标识。各类参考文献条目的编排格式如下：

（3）场地内素填土、耕土和淤泥，在固结过程中，地面会产生沉陷，故易地板产生裂缝及应考虑其可能产生沉陷现象，建议进行软基处理，避免日后地面产生过大的不均匀沉降。建议进行软基处理，避免日后地面产生过大的不均匀沉降，应考虑其负摩阻力对桩的影响力，建议素填土和耕土负摩阻力系数取0.30，淤泥负摩阻力系数取0.25。

Yang等[32]利用BP作为引发剂通过光引发在PET MF膜表面接枝PNIPAAm，成功制备了温度响应膜.ATR-FTIR和SEM结果表明，PNIPAAm刷接枝在膜表面而非膜孔内.PNIPAAm聚合物刷随着温度的改变发生溶胀或坍塌，改性膜的孔径和水通量随之发生改变.

  

图2 PSf-g-P4VP共混PSf膜的pH响应机理图[22]Fig.2 Schematic for the pH-responsive mechanism of the PSf-g-P4VP blended PSF membrane[22]

近年来，制备pH响应膜最热门的聚合物仍是带有羧基基团的PAA和PMAA，吡啶基团则相对较少采用[23-24].由于pH是最常见的可变外部环境刺激，它已经成为各种环境刺激响应膜中最受关注的研究对象，将其运用在药物释放和选择上的技术已日趋成熟[25-26].其中，因正常组织和肿瘤细胞内外pH环境的差异，具有pH响应性的纳米药物载体在对抗肿瘤疾病方面具有很大的潜能，可提高抗癌药物靶向释放的准确性，同时减轻对正常组织细胞的伤害.

3 温度型刺激响应膜

近年来，研究者对温度型刺激响应膜应用于药物释放系统，传感器和溶质分离系统等方面也进行了广泛的探究.温度型刺激响应膜由温度型刺激响应聚合物对膜进行改性而成，能对外界温度的改变产生反应，由此带来膜表面或内部构造的变化.温度刺激响应聚合物的引入可以在膜形成之前加入至铸膜液中，或者在膜形成之后对膜进行表面改性.常见的温度型刺激响应的聚合物有聚甲基丙烯酸二甲氨乙酯(PDMAEMA)、聚环氧乙烷(PEO)、2,5-二苯基噁唑(PPO)和聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)[27-30]等.这些聚合物最独特的性质就是具有低临界溶解温度(LCST)，即在高于LCST时发生相分离.

高校官网是以高校为主题，面向全社会，以教师、学生和管理人员为主要服务对象，以网络教学、信息沟通、教学管理和对外宣传为基本使命的工作平台，是高校信息化建设的基础和必经阶段。[1]高校网站体现的是高校主体的意志，其主要服务对象是教师、学生及管理人员，同时高校网站也是面向全社会的窗口，在全球化国际化的大环境下，各大高校希望能与国际接轨，高校网站正是向国际社会展示自身的最简便也最重要平台。

水驱后期，由于原油黏度变大，水油流度比进一步扩大，日产油能力的提升更加困难。以胜利油田某一普通稠油油藏中注采对应好的一口油井和一口水井为例，注水初期，油井日产油能力由2.0t提升到4.6t。而后日产油能力快速递减，含水率不断上升。当日产油能力递减到1.8t、含水率上升到87%时，注入井日注量由33t提高至48t，生产井采取换大泵提液，日产液能力由18t提高到51t，日产油能力仅提高到2.0t。普通稠油油藏水驱后期，强化采油效果不明显，日产油能力提高比前期更困难。

PNIPAAm作为一种最普遍的温度响应型聚合物被广泛地应用于制备温度型刺激响应膜，其低临界溶解温度(LCST)在32 ℃左右.PNIPAAm同时具有亲水的—CONH基团和—CH(CH3)2基团.当温度低于LCST时，PNIPAAm表现出亲水性，在水中完全伸展；当温度高于PNIPAAm的LCST时，之前吸引在PNIPAAm聚合物链段上的水分子发生热解离，导致PNIPAAm链内部作用力增强，其异丙基基团之间疏水作用增强，使得聚合物链更易缠结在一起，从而使PNIPAAm从水溶液中析出.

离子响应膜可通过在过滤液中添加刺激性离子来控制膜孔大小以分离滤液中大分子物质；另一方面，由于对离子强度敏感的特殊性，重金属离子的检测也成为现代检测技术领域的重要研究热点，因此将离子强度响应膜利用在重金属离子的识别与处理方面有着巨大的潜力，现有的研究也说明刺激响应膜对重金属的检测有快速、灵敏、方便等优点[40].张等[41]合成了一种镉离子响应性凝胶光子晶体传感膜，该传感膜具有反蛋白石结构，对不同浓度的Cd2+可输出不同的光学信号.随着Cd2+浓度的增大，传感膜的Bragg衍射峰发生蓝移，并伴随有显著的颜色变化，最大位移值可达51.1 nm.

Friebe等[31]利用光引发和ATRP表面引发反应在PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜上接枝温度响应聚合物PNIPAAm.接枝的PNIPAAm层可在PET膜表面形成刷状结构.如图3所示，当温度低于或高于其LCST时，PNIPAAm层发生溶胀或收缩，从而导致膜孔径减小或增大的改变.这种刺激响应膜可考虑能很好地用于具有物质释放控制要求的领域，利用温度的改变而不需要添加其它化学物质，未达到物质控制释放的目标.

  

图3 PET膜孔上接枝聚合物PNIPAAm后膜孔大小的温度响应原理示意图[31]Fig.3 Schematic representation of PET pore functionalized with PNIPAAm polymer and the change of pore size[31]

研究表明，当pH在3～8之间变化时，改性膜表现出了预期的pH响应特性，且该响应性是可逆的和可重复的.如图2所示，在pH=3.0(Ka=4.5)时，由于膜表面P4VP链的伸长构象导致膜孔处于“关闭”状态；相反，在pH=8.0(>pKa=4.5)时，P4VP链的坍塌构象使膜孔呈现“打开状态”.因此改性膜的水通量随着溶液pH的降低而显著降低.改性膜对溶液中TPPS(5,10,15,20-四(对磺酸基苯基卟啉))的截留率也表现出强烈的pH响应性.在pH=3.0时，改性膜对TPPS的截留率接近99.0%，而在pH=8.0时，膜对TPPS的截留率仅为15.3%.在低水通量和高TPPS截留率的条件下使得TPPS在膜表面形成自组装.这种pH响应性能的多孔膜为电子器件及仿生化学领域中TPPS的聚集与吸附提供了一种稳定的载体.

虽然环境刺激如pH、温度和离子强度的改变等只需要对溶液条件进行调节，十分便利，但这同时也改变了溶液本身的特性或组成.利用外界物理环境刺激如磁场、电场和光等的作用而产生的刺激响应膜则可以避免前述的这种副作用.

温度型刺激响应膜发展至今，虽然温度与pH是日常最可见的可变环境因素，但它的研究稍少于pH刺激响应膜的研究，其中温敏聚合物研究得最多的还是PNIPAAm[34-36]，由于其相变温度为32 ℃左右，与人体温度非常接近，通过对材料的改性如共聚反应、改变相变温度，很容易达到人体温度，因此在生物医学领域被广泛研究，具有潜在的应用价值[37].

4 离子强度型刺激响应膜

利用磁场或电场的刺激响应而改变膜的性能通常有两种方法：一种是通过表面涂覆法将特定材料固定到膜表面而形成的基体材料改性；另一种则是在膜材料中添加各向异性纳米颗粒，这些材料在磁场和电场的作用下导致膜的性能发生改变.

Birkner等[38]利用光引发在商用聚砜(PSF)膜表面接枝两性离子单体硫代甜菜碱甲基丙烯酸甲酯(SPE)，制备离子强度型刺激响应膜.由于聚SPE具有反聚电解质特性，聚SPE表现出强烈的离子强度刺激响应特性.盐浓度越高，接枝的SPE聚合物溶胀程度越大，改性的PSF膜的水通量越低.在相同的盐浓度下，阴离子的离子序列越高，接枝SPE的聚合物溶胀程度越大，顺序表现为：SO42-2PO4--4-.

Zhao等[39]通过ATRP法在再生纤维素(RC)膜上接枝两性离子单体磺酸甜菜碱甲基丙烯酸酯(SBMA)，制备了离子强度型刺激响应膜.由于SBMA的反聚电解质效应，接枝SBMA的RC膜表现出强烈的离子浓度刺激响应性.SBMA在RC膜上的聚合程度越高，改性膜的离子强度响应性越明显，并且呈现出良好的可逆性.如图4所示，在循环过滤去离子水和NaCl溶液的过程中，过滤去离子水时的膜通量达250～350 L/(m2·h)，而在过滤0.1 mol/L NaCl盐溶液时，膜的水通量仅为25～50 L/(m2·h)，这种膜的水通量随进水中盐浓度增大而大大减小的特性赋予了多孔膜一定的减少盐透过量的能力.

  

图4 RC-g-PSBMA膜的离子强度响应性能及其可逆性[39](0.02 MPa)Fig.4 Reversible electrolyte-responsive behavior of RC-g-PSBMA membrane[39](0.02 MPa)

温度响应智能膜的响应性根据制备方法的不同而发生变化.常见的温度响应膜有覆孔型膜及填孔型膜等.填孔型的多孔膜温度高于LCST时，聚合物层坍塌，它们的膜孔打开.覆孔型的多孔膜或无孔膜则表现出相反的性质，当温度高于LCST时，表面改性的聚合物层坍塌形成致密的薄膜，膜孔关闭.

5 磁场和电场型刺激响应膜

Duwez等[33]报道了通过表面引发接枝具有温度响应性的PNIPAAm刷的纳米多孔膜.基底膜具有两种不同的孔径大小：80 nm(小孔)和330 nm(大孔).温度响应导致的膜渗透性能的改变与膜孔大小有关.对于大孔膜，温度小于LCST时伸展的PNIPAAm链导致膜的孔径减小，膜的渗透性能降低.对于小孔膜，膜表面的PNIPAAm层是影响膜渗透性能的主要因素.当温度小于LCST时，由于PNIPAAm的亲水性，伸展的聚合物链意味着膜表面具有更大程度的水合作用，此时膜的渗透性能高于坍塌的聚合物链.

离子强度型刺激响应膜一般可以通过在膜表面或膜孔接枝两性离子聚合物(同时带有正电和负电基团)层得到.相关研究表明，两性离子聚合物通过静电作用或偶极相互作用诱导的分子链构象呈现出坍塌状态；通过在溶液中添加低分子量的聚电解质，如NaCl或KCl，以增加离子强度，两性离子间相互吸引力被屏蔽，其聚合物链呈现出伸展的构象，这一现象称为反聚电解质溶液特性.

当然，案例教学也能够促进教师的进步。由于它是一种以问题为导向的新型教学模式，这需要教师不断地寻找并发现现实问题；使教师打破传统教学的束缚，激发自身创新思维，树立新的教育教学理念；案例教学法还能帮助教师改善知识结构，丰富实践经验，从单一的学科专业型向复合多元型转变，从单纯的理论学术型向实践应用型转变。

Khoo等[42]设计和研发了一种膜形式的磁驱动器，可以用来控制微流体系统的性能.研究将电镀镍铁合金(Ni80Fe20)嵌入以硅胶弹性体PDMS制备的一层弹性膜中.当外部磁场作用于改性膜时，磁块产生的扭矩导致膜产生位移.

Himstedt等[43]在聚酰胺复合薄膜表面通过原子转移自由基聚合接枝聚甲基丙烯酸羟乙酯(polyHEMA)，并将磁性纳米颗粒Fe3O4耦合到接枝链末端,制备得到磁刺激响应膜.通过探究去离子水的通量以及对含有500 mg/L的CaCl2和2 000 mg/L的MgSO4溶液的渗透率和截留率,考察了改性膜的磁刺激响应性能.研究表明，振荡磁场的存在导致磁响应膜的渗透通量及盐的截留率都在一定程度上增加.

Chen等[44]制备了具有电场响应性的聚合物-聚合物纳米复合聚酯径迹刻蚀(PETE)膜，通过在PETE膜的孔中注入聚电解质凝胶2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(PAMPS)来控制其响应性.改性后的PETE膜在电压差为0时，膜具有较好的渗透性；但当电压差为10 V时，膜孔基本关闭，几乎无渗透性能.试验发现，这种变化过程是可逆的.因此，这种膜可以作为一个电场开关以控制膜的渗透性能.

6 光刺激型刺激响应膜

光刺激被认为是一种具有高选择性、迅速且不会具有系统化学势发生额外改变的一种刺激响应方式.光刺激可以诱导膜性质及功能的可逆转变.利用共混或接枝的方法将含有光致变色单元的聚合物加入膜内或膜表面，制备出光刺激型刺激响应膜.膜可逆的物理化学变化通常是由于光辐照导致聚合物中的光致变色单元发生异构化.光致变色单元的结构变化可导致多孔膜及无孔膜的包括润湿性、电荷、或质子转移等宏观性质的变化[45].光刺激响应膜中常用的光致色变单体物质包括偶氮苯、螺吡喃、二芳基乙烯、紫罗碱等[46].

针对刷新时画面经常出现闪烁、抖动现象的问题，初期处理方式是以位图背景的形式将图形界面中的固定信息保存起来，调用uglDefault—BitmapSet()来实现，在该背景上动态刷新变化的测点信息、报警等。在该方式下刷新画面时数据量会减少，画面的闪烁现象有所改善，但因采集到的监测数据、设备的运行状态等是实时变化的[3]，且图形缓冲显示方式不变，小频率或少量的数据刷新依然会引起画面闪烁、抖动现象。

应用专用计算软件对发电电动机进行背靠背起动仿真计算，发电机和电动机励磁电流分别给定1.0(p.u.)，励磁控制方式为恒励磁电流调节方式。所分析的起动过程为压水起动，计算中考虑了各种损耗对电机产生的阻力矩，包括发电机的上导轴承、下导轴承、水导轴承及推力轴承的损耗等等[7]。另外，起动过程中水轮机的输入转矩给定22%Tn。电机的加速时间为104 s左右，即机组从静止状态加速到额定转速的时间(不包括同步并网的时间)见图5。

Minoura等[47]利用光敏官能团——对苯基偶氮丙烯酰苯胺(PhAAAn)、丹酰胺(DA)作为模板，用二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)和三乙二醇二丙烯酸酯(TEGDA)的混合物作为交联剂，制备了具有分子印迹的光敏感膜.在UV和可见光的照射下，PhAAAn分别发生反顺异构化和顺反异构化，DA与PhAAAn的相互作用发生改变，膜对DA的识别吸附能力从而发生改变，并且发现这种响应性是可逆的.这样的光敏感分子印迹材料被考虑是开发环境友好，分离、提纯、化验等各种化学和生物化合物技术的重要材料.

我想开设一家画廊。我的一些作品被越南和古巴的国家博物馆收藏。2018年4月，越南政府向法国总统马克龙赠送了一张我的作品。我在法国、德国、巴西和越南做过一些大型电视节目。我的名字开始出现在一些媒体的“十大摄影师”榜单上，社交媒体也让这一切迅速传播开来。

  

图5 光响应渗透性的PES膜Fig.5 The designed PES membranes with photo-responsive permeability[48]

Shi等[48]将偶氮苯(PES-PEG-Azo)和β-环糊精(PES-PEG-β-CD)两种物质利用共混的方法，制备新型的具有光响应渗透性的聚醚砜(PES)膜.工作原理如图5所示，在450 nm和365 nm的不同光照下，偶氮苯可滑出或者插入β-环糊精中，从而使这种膜的膜孔大小发生改变，从而导致膜的渗透性能发生改变，且该过程被发现是一个可逆的过程.

与碱性条件下溶胀的羧酸基团相反，吡啶基团在酸性条件下发生溶胀.在酸性条件下，吡啶基团质子化，相邻质子化的吡啶基团之间电荷斥力增大，导致聚合物体积膨胀；在碱性条件下，吡啶基团基本不电离，相邻基团之间的电荷斥力减小，聚合物与聚合物之间的相互作用增强，导致聚合物的水力学直径或体积减小.

浮动压头是球头在球窝里转动，起到在一定角度旋转的作用，我公司在这个技术上申请了发明专利，并且一直在使用。旋转角度不需要太大，设计的调整范围是夹角30°内，只需要稍微有点转动就能调整到位。

在450 nm光照下，因Azo和β-CD缠绕在一起，膜孔关闭，膜表现出低的渗透性；在365 nm光照下，因缠绕在一起的Azo和β-CD坍塌，膜孔打开，膜表现出高的渗透性[48].

偶氮苯基团的光异构化响应性具有可逆性，近几年已经广泛地应用在光响应材料的设计和制备上，尤其是医药、化工领域的功能性分子运输载体的设计方面.光控释放也越来越被认为是一种快速、简便而又无污染的方式.同时，可见光作为一种无危害、零费用、易得到的自然资源，受到更多研究者的关注，在作为刺激光源应用方面具有潜在的应用价值.

7 多重刺激型响应膜

刺激响应膜(或智能膜)由于其内部的“智能材料”组分能感知外界的化学、物理刺激并改变其构象，从而使膜的液体通量或溶质截留率等参数能得到特定环境响应型的控制效果.单一刺激响应膜只能对单一的环境刺激信号进行响应，而双重或多重刺激响应膜可对不止一种环境刺激做出反应，赋予了膜更多新的功能及用途.多重刺激响应智能膜被认为在控制释放、化学分离、化学传感器、水处理等许多领域具有广阔的应用前景[49-53].

Gajda等[54]利用ATRP法将聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)和聚[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵(PSPE)接枝在孔径为110 nm的径迹蚀刻法所制备的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜孔壁.利用该方法可得到具有温度和离子双重刺激响应特性的超滤膜.研究表明，在改变离子强度或温度时，膜的孔径发生明显的变化.例如，在温度为25 ℃，且KClO4存在的情况下，二嵌段的聚合物PSPE-PNIPAAm伸展，导致膜孔几乎完全关闭；如果其中一种外部刺激发生改变，如温度上升至40 ℃时或KClO4不存在时，这种聚合物链产生部分坍塌，从而膜孔部分打开；然而，当两种外部刺激同时发生改变，如温度上升至40 ℃且KClO4不存在时，这种二嵌段聚合物完全坍塌导致膜孔全部打开，如图6所示.研究所制备的双重刺激刺激响应膜可应用于特定离子检测的传感器和药物的控制释放等重要方面.

  

图6 在圆柱形膜孔上二嵌段共聚物在盐浓度(S)和温度(T)的刺激下，4种不同的链伸展情况导致4种不同的孔径变化示意图[54]Fig.6 Schematic depiction of grafted diblock copolymer in a cylindrical membrane pore leads to four different pore diameters due to four different chain expansion staes in dependency of the stimuli salt type and concentration (S) and temperature (T)[54]

Sinha等[55]以poly(VCL-co-AA)为共混添加剂制备了具有温度和pH双重响应的新型聚砜(PSF)超滤膜.研究表明,PVCL的LCST在35 ℃左右，当温度低于LCST时，PVCL链伸展，而温度高于LCST时，PVCL链收缩,从而导致膜的孔径随着温度的变化而变化，膜通量及渗透性发生相应的改变.改性膜的水通量及亲水性随着poly(VCL-co-AA)在膜中含量的增加而不断增加.未改性膜在不同pH下的水通量没有明显变化，而改性膜在pH为2时的水通量明显大于pH为11时的水通量，即膜孔在酸性条件下打开，而在碱性条件下关闭.在不同的刺激响应材料中，pH和热响应材料广泛地应用于药物传输系统及不同的预分离过程中.双重刺激响应膜在分离及纯化技术中具有很重要的作用.

Chen等[56]成功地制备了具有温度、pH、盐浓度和阴离子形态的四重刺激刺激响应膜.一种特殊的二嵌段聚合物聚N-异丙基丙烯酰胺-b-聚甲基丙烯酸(PNM)通过表面引发原子转移自由基聚合法接枝到多孔尼龙膜的孔表面，产生膜孔表面分层结构的响应控制.由于膜孔表面存在温度响应的聚N-异丙基丙烯酰胺(PN)和pH响应的聚甲基丙烯酸(PM)，PNM-接枝膜的膜孔大小及缓冲液的渗透性随着环境温度和pH的改变发生可逆的转变.由于盐效应的存在，缓冲液中氯化钠的浓度从0.1 mol/L增加至0.3 mol/L或将氯化钠变为硫酸钠时，接枝的PNM链中PN链段收缩，而PM链段发生溶胀，反之亦然.因此，PNM-接枝膜膜孔的尺寸及缓冲液的渗透性根据环境中盐浓度及阴离子形态发生可逆的转变.该研究被认为为发展多重剌激法-响应膜在包括化工阀门及传感器的多样化应用方面提供了一个有价值新例.

8 结论与展望

刺激响应膜的表面组成、表面能、附着力和润湿性等性能可根据各种特定条件发生可逆改变的特性，使其能满足不同的渗透、分离或过滤的要求，在组织工程、物质分离、表面防污、药物传输等方面具有很大的应用潜力.pH、温度和离子强度刺激响应膜的激发因素简单，在过滤过程中易于实现；磁场、电场和光刺激响应膜的激发因素来自外界环境，可控性更强.Zhang等[49]和Kohane等[50-51]分别成功地制备出具有温度响应和多重响应膜，并将其应用于药物的控制释放和传输设备.Bordawekar等[52]制备出温度型刺激响应膜，仅在温度为60 ℃时才会被酵母菌和羟丙基纤维素污染，可有效地用于表面防污工程.

VC++6.0、LabVIEW和Qt等是水下机器人常用的其它编程环境。文献[12]使用的VC++6.0是微软在1998年发布的早期版本，版本过旧。文献[13]使用的LabVIEW与C++结合的方法，首先必须解决C++封装的问题。文献[14]虽然是针对水下机器人中的AUV类型，但是验证了Qt在水下机器人设计中的可行性。

近10年来，科学家们通过不同的方法创建具有改变屏障属性及高度适应性表面的智能膜响应系统，但是大部分的工作集中于在一个可控的环境下如何监控及调节膜与刺激响应条件的相互作用，下一代的刺激响应膜将着眼于更先进的功能方面：如构建对生物酶基质，抗体/抗原等生物刺激具有响应的膜，这样便可脱离人为的监控，主动识别刺激源，达到某些过滤目的.目前，刺激响应膜的技术研究仍多处于基础研究阶段，因此需要各个领域的研究者进一步努力开发新一代的智能响应膜.刺激响应膜的积极研究具有重要的价值及社会意义.

参考文献:

[1] Wandera D, Wickramasinghe S R, Husson S M. Stimuli-responsive membranes[J]. J Membr Sci, 2010, 357(1/2): 6-35.

[2] Chu L Y. Smart membrane materials and systems[M]//Hangzhou:Zhejiang University Press Hangzhou and Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2011, 27(12): 1069-1072.

[3] Ito Y, Park Y S, Imanishi Y. Visualization of critical pH-controlled gating of a porous membrane grafted with polyelectrolyte brushes[J]. J Am Chem Soc, 1997, 119(11): 2739-2740.

[4] Peng T, Cheng Y L. pH-responsive permeability of PE-g-PMAA membranes[J]. J Appl Polym Sci, 2000, 76(6): 778-789.

[5] Nunes S P, Behzad A R, Hooghan B, et al. Switchable pH-responsive polymeric membranes prepared via block copolymer micelle assembly[J]. ACS Nano, 2011, 5(5): 3516-3522.

[6] Iwata H, Oodate M, Uyama Y, et al. Preparation of temperature-sensitive membranes by graft polymerization onto a porous membrane[J]. J Membr Sci, 1991, 55(1/2): 119-130.

[7] Chu L Y, Park S H, Yamaguchi T, et al. Preparation of thermo-responsive core-shell microcapsules with a porous membrane and poly(N-isopropylacrylamide) gates[J]. J Membr Sci, 2001, 192(1/2): 27-39.

[8] Yuan X Y, Li W, Zhu Z G, et al. Thermo-responsive PVDF/PSMA composite membranes with micro/nanoscale hierarchical srtuctures for oil/water emulsion separation[J]. Colloids and Surfaces A: Physicochem, 2017, 516: 305-316.

[9] Chung D J, Imanishi Y. Preparation of porous membranes grafted with poly(spiropyran-containing methacrylate) and photo-control of permeability[J]. J Appl Polym Sci, 1994, 51(12): 2027-2033.

[10] Ly Y, Cheng Y L. Electrically-modulated variable permeability liquid crystal-line polymeric membrane[J]. J Membr Sci, 1993, 77(1): 99-112.

[11] Mika A M, Childs R F, Dickson J M, et al. A new class of polyelectrolyte-filled microfiltration membranes with environmentally controlled porosity[J]. J Membr Sci, 1995, 108(1/2): 37-56.

[12] Tokarev I, Minko S. Multiresponsive. Hierarchically structured membranes: new, challenging, biomimetic materials for biosensors, controlled release, biochemical gates, and nanoreactors[J]. Adv Mater, 2009, 21(2): 241-247.

[13] Stuart M A C, Huck W T S, Genzer J, et al. Emerging applications of stimuli responsive materials[J]. Nat Mater, 2010, 9(2): 101-113.

[14] Urban M W. Stratification, Stimuli-responsiveness, self-healing, and signaling in polymer networks[J]. Prog Polym Sci, 2009, 34 (8): 679-687.

[15] Qiu X, Yu H, Karunakaran M, et al. Peinemann, Selective separation of similarly sized proteins with tunable nanoporous block copolymer membranes[J]. ACS Nano, 2012, 7(1): 768-776.

[16] Shi Q, Su Y, Ning X, et al. Graft polymerization of methacrylic acid onto polyether sulfone for potential pH-responsive membrane materials[J]. J Membr Sci, 2010, 347(1/2): 62-68.

[17] Sinha M K, Purkait M K. Preparation and characterization of novel pegylated hydrophilic pH responsive polysulfone ultrafiltration membrane[J]. J Membr Sci, 2014, 464: 20-32.

[18] Schacher F, Ulbricht M, Müller A H E. Self-supporting, double stimuli-responsive porous membranes from polystyrene-block-poly(N,N-dimethylaminoethyl methacrylate) diblock copolymers[J]. Adv Funct Mater, 2009, 19(7): 1040-1045.

[19] Hesterl J F, Olugebefola S C, Mayes A M. Preparation of pH-responsive polymer membranes by self-organization[J]. J Membr Sci, 2002, 208 (1/2): 375-388.

[20] Ju J P, Wang C, Wang T M, et al. Preparation and characterization of pH-sensitive and antifoulingpoly(vinylidene fluoride) microfiltration membranes blended withpoly(methyl methacrylate-2-hydrox-yethyl methacrylate-acrylic acid)[J]. J Colloid Interface Sci, 2014, 434: 175-180.

[21] Su Y L, Liu Y, Zhao X T, et al. Preparation of pH-responsive membranes with amphiphilic copolymers by surface segregation method[J]. Chin J Chem Eng, 2015, 23(8): 1283-1290.

[22] Wang M X, Yan F, Yan L Z, et al. Preparation and characterization of a pH-responsive membrane carrier for meso-tetraphenylsulfonato porphyrin[J]. RSC Adv, 2017, 7(3), 1687-1696.

[23] Yang B X, Xin Y G, Bai C L, et al. PVDF blended PVDF-g-PMAA pH-responsive membrane: Effect of additives and solvents on membrane properties and performance[J]. J Membr Sci, 2017, 541: 558-566.

[24] Chen L, Wu Y, Li Y Z, et al. pH-responsive poly(vinylidene fluoride) membranes containing a novel poly(vinylidene fluoride)-poly(acrylic acid) block copolymer blending material[J]. Mater Lett,2018, 210:124-127.

[25] Zhao C, Nie S, Tang M,et al. Polymer pH-sensitive membranes-A review[J]. Prog Polym Sci 2011, 36(11): 1499-1520.

[26] Weng X D, Bao X J, Jiang H D, et al. pH-responsive nanofiltration membranes containing carboxybetaine with tunable ion selectivity for charge-based separations[J]. J Membr Sci, 2016, 520: 294-302.

[27] Tomicki F, Krix D, Nienhaus H, et al. Stimuli-responsive track-etched membranes via surface-initiated controlled radical polymerization: influence of grafting density and pore size[J]. J Membr Sci, 2011, 377(1/2), 124-133.

[28] Yao H, Wei D X, Che X M, et al. Comb-like temperature-responsive polyhydroxyalkanoate-graft-poly(2-dimethyamino-ethylmethacrylate) for controllable protein adsorption[J]. Polym Chem, 2016, 38(7): 5957-5965.

[29] Chu L Y, Park S H, Yamaguchi T, et al. Preparation of thermo-responsive core-shell microcapsules with a porous membrane and poly(N-isopropylacrylamide) gates[J]. J Membr Sci, 2001, 192(1): 27-39.

[30] Yu J Z, Zhu L P, Zhu B K, et al. Poly((N-isopropylacrylamide) grafted poly(vinylidene fluoride) copolymers for temperature-sensitive membranes[J]. J Membr Sci, 2011, 366(1/2): 176-183.

[31] Friebe A, Ulbricht M. Controlled pore functionalization of poly(ethylene terpephthalate) track-etched membranes via surface-initiated atom transfer radical polymerization[J]. Langmuir, 2007, 23(20): 10316-10322.

[32] Yang B, Yang W. Thermo-sensitive switching membranes regulated by pore-covering polymer brushes[J]. J Membr Sci, 2003, 218(1/2), 247-255.

[33] Duwez A S, Lussis P, Lipnik P,et al. Microstructure and thermo-responsive behavior of poly(Nisopropylacrylamide) brushes grafted in nanopores of track-etched membranes[J]. J Membr Sci, 2008, 308(1), 75-86.

[34] 代正伟, 赵书梅, 薛 元. PU/PNIPAM semi-IPN微孔膜温度响应性研究[J]. 高分子学报，2012(5)：508-512.

[35] 徐 蒙. BC/PNIPAM温敏水凝胶的制备及其性能研究[D]. 东华大学，2017.

[36] 陈培珍，刘瑞来，饶瑞晔. 纤维素纳米纤维接枝聚( N-异丙基丙烯酰胺) 水凝胶的制备与表征[J].应用化学，2016, 33(12)：1389-1395.

[37] Zhao Y, Zheng C, Wang Q, et al. Permanent and peripheral embolization: Temperature-sensitive p(N-isopropylacrylamide-co-butyl methylacrylate) nanogel as a novel blood-vessel-embolic material in the interventional therapy of liver tumors[J]. Adv Funct Mater, 2011, 21(11): 2035-2042.

[38] Birkner M, Ulbricht M. Ultrafiltration membranes with markedly different pH- andion-responsivity by photografted zwitterionic polysulfobetain or polycarbobetain[J]. J Membr Sci, 2015, 494(2): 57-67.

[39] Zhao Y H, Wee K H, Bai R B. A novel electrolyte-responsive membrane with tunable permeation selectivity for protein purification[J]. Langmuir, 2010, 2(1): 203-211.

[40] Jia X, Wang J, Wang K, et al. Highly sensitive mechanochromic photonic hydrogels with fast reversibility and mechanical stability[J]. Langmuir, 2015, 31: 8732.

[41] 张晓栋, 秦立彦, 陈明清, 等. 镉离子响应性凝胶光子晶体传感膜的构建[J]. 物理化学学报, 2016, 32(12):2976-2982.

[42] Khoo M, Liu C. Micro magnetic silicone elastomer membrane actuator[J]. Sens Actuators A, 2001, 89(3): 259-266.

[43] Yang Q, Himstedt H H, Ulbricht M, et al. Designing magnetic field responsive nanofiltration membranes[J]. J Membr Sci, 2013, 430(3): 70-78.

[44] Chen H, Palmese G R, Elabd Y A. Electrosensitive permeability of membranes with oriented polyelectrolyte nanodomins[J]. Macromolecules, 2007, 40(4): 781-782.

[45] He D, Susanto H, Ulbricht M. Photo-irradiation, modification and stimulation of polymeric membranes[J]. Prog Polym Sci, 2009, 34(1): 62-98.

[46] Bera A, Kumar C U, Parui P, et al. Stimuli responsive and low fouling ultrafiltration membranes from blends of polyvinylidene ?uoride and designed library of amphiphilic poly(methyl methacrylate) containing copolymers[J]. J Membr Sci, 2015, 481: 137-147.

[47] Minoura N, Idei K, Rachkov A, et al. Preparation of azobenzene-containing polymer membranes that function in photo regulated molecular recognition[J]. Macromolecules, 2004, 37(25): 9571-9576.

[48] Shi W B, Deng J, Qin H, et al. Poly(ether sulfone) membranes with photo-responsive permeability[J]. J Membr Sci, 2014, 455(4): 357-367.

[49] Zhang L, Xu T W, Zhan L, et al. Controlled release of ionic drug through the positively charged temperature-responsive membranes[J]. J Membr Sci, 2006, 281: 491-499.

[50] Hoare T, Santamaria J, Goya G F, et al. A magnetically triggered composite membrane for on-demand drug delivery[J]. Nano letters, 2009, 9(10): 3651-3657.

[51] Hoare T, Timko B P, Santamaria J, et al. Magnetically triggered nanocomposite membranes: a versatile platform for triggered drug release[J]. Nano letters, 2011, 11(3): 1395-1400.

[52] Bordawekar M, Lipscomb G G, Escobar I C. Use of a temperature sensitive surface gel to reduce fouling[J]. Sep Sci Technol， 2009, 44: 3369-3391.

[53] Hsu C C, Wu C S, Liu Y L. Multiple stimuli-responsive poly(vinylidene fluoride) (PVDF) membrane exhibiting high efficiency of membrane clean in protein separation[J]. J Membr Sci, 2014, 450: 257-264.

[54] Gajda M, Ulbricht M. Capillary pore membranes with grafted diblock copolymers showing reversibly changing ultrafiltration properties with independent response to ions and temperature[J]. J Membr Sci, 2016, 514: 510-517.

[55] Sinha M K, Purkait M K. Preparation and characterization of stimuli-responsive hydrophilic polysulfone membrane modified with poly (N-vinylcaprolactam-co-acrylic acid)[J].Desalination,2014,348(12): 16-25.

[56] Chen Y C, Xie R, Chu L Y. Stimuli-responsive gating membranes responding to temperature, pH, salt concentration and anion species[J]. J Membr Sci, 2013, 442(9): 206-215.