短短的十多来年，在基础研究方面层层自 组装得到了巨大的发展。层层自组装适用 的原料已由最初的经典聚电解质扩展到聚 电解质、聚合物刷、无机带电纳米粒子如 MMT，CNT、胶体等。层层自组装适用介 质由水扩展到有机溶剂以及离子液体。层 层自组装的驱动力有静电力扩展到氢键， 卤原子，配位键，甚至化学键。
聚 电 解 质 （ polyelectrolyte ， PEL ） 一 般 是指高分子链上含有很多可离解基团的物 质。当聚电解质溶于水等介电常数较大的 溶剂中时，会产生高分子离子和低分子离 子，这些低分子离子就是抗衡离子。通常 将聚电解质分为阳离子型聚电解质和阴离 子型聚电解质以及同时含有阴阳两种基团 的高分子，即两性聚电解质，如蛋白质和 核酸属于两性聚电解质。
层层自组装
目录
1
层层自组装简介
2 聚电解质层层自组装膜
3 聚电解质层层自组装胶囊
4
文献介绍
定义
层层自组装（layer-by-layer self-assembly， LBL）是上世纪90年代快速发展起来的一种 简易、多功能的表面修饰方法。层层自组装 是基于带相反电荷的聚电解质在液/固界面通 过静电作用交替沉积而形成多层膜。
其它作用
除了上述作用构筑多层膜外,其它的相互作用 如配位作用、卤键等也可用来作为成膜驱动 力。作用力不同，组装形成薄膜的形貌和结 构也有差异。上述所有这些作用力极大丰富 了层层自组装技术，也为功能性器件的构建 提供了更广泛的选择性。
基于阴阳离子聚电解质之间的静电作用 制备多层平板膜
层层自组装可以成功， 与以下两方面密不可分
（5）pH值
聚电解质自组装中溶液的pH值对所制得的膜 的分离性能有很大影响。近几年，越来越多 的弱聚电解质也开始用于层层自组装中，聚 电 解 质 溶 液 的 性 质 与 PH 值 息 息 相 关 。 因 为 pH值决定聚电解质的电离, 进而影响自组装 膜表面的电荷密度，一般溶液的pH值取阴、 阳两种离子电离常数的平均值。
共价键
离子键形成的薄膜易受到极性有机溶剂和离 子强度强的盐溶液侵蚀，因而在极性溶剂中 稳定性差。相比之下，共价键因具有较强的 键能，因而通过共价键制备的薄膜稳定性较 高。
静电相互作用
静电相互作用是构筑功能复合薄膜中最常见 的驱动力，它是利用物质带有相反电荷从而 可以在基质上充分地被吸附，并且薄膜的成 份、结构及厚度在分子水平上可控。此外， 由于静电相互作用的非特异性，一些导电、 感光聚合物及生物功能大分子可以组装到薄 膜中，形成具有导电、光活性功能及生物功 能的复合薄膜。
层层自组装的推动力
层层自组装技术的本质是利用“高分子之 间的某种亲和特性”，由于高分子物质种 类的极端多样，使得研究中可用做推动力 的“亲和特性”也非常多样化，比较典型 的有下述几种:
层层自组装的推动力
氢键
共价键
其它作用
作用力
静电作用力
特采用静电引力作用自组装物质需要带电荷， 因而限制了自组装过程对材料的选择。氢键 强度适中，具有选择性、方向性、饱和性和 协同性等特点，并且使得许多不溶于水的高 分子在有机溶剂中形成超薄膜，因而拓宽了 层层自组装技术的应用范围，提供了制备新 型结构和功能的有机超薄膜的途径。
（1）相反电荷之间的静电吸引力或其他官能 团之间的相互作用力。正是由于不同聚电解 质之间阴阳离子的相互吸引作用，才使得溶 液中的物质被成功吸附到超滤基膜上。另外， 不止静电力可作为成膜驱动力，其它作用力， 如氢键、配位作用、电荷转移等也可作为成 膜驱动力来制备多层膜。
（2）电荷过渡补偿。自组装成膜的关键原 因还在于电荷的过渡补偿，使得膜表面带 上与之前一层相反的电荷，保证下一层吸 附的顺利进行。而由于此时膜上的电荷与 溶液中聚电解质电荷直接的排斥作用又使 得此过程不会无限制进行下去。阴阳离子 之间较强的相互作用可以避免膜面上吸附 的聚电解质在溶液中不会发生解吸。
（3）组装层数
在纳滤膜自组装中，一般随着层数的增加 截留率上升而通量下降。这是由于在自组 装过程中聚电解质逐渐沉积在基膜上使得 基膜孔径变小。而纳滤膜对无机盐的截留 是由道南效应和孔径效应共同决定的，故 随着基膜孔径的变小截留率逐渐增大，同 时对溶液的阻力也加大故通量减小。
（4）支撑盐
聚电解质溶液中的离子强度和支撑盐种类 对自组装的沉积过程有重要影响。当聚电 解质溶液中的支撑盐浓度较大时，聚电解 质上的高分子将产生收缩，尺寸减小。所 以，可通过加入支撑盐的浓度来改变聚电 解质链的尺寸，进而改变自组装膜的厚度 和表面形貌, 最终决定自组装膜的性能。另 外，最外层聚电解质溶液中支撑盐浓度的 不同也会对自组装产生影响。
通过 LbL 制备的聚电解质多层膜的特点：
1. 制备方法简单、绿色、 无污染，膜的制备过程 如图所示。由于层层自 组装法的制备过程一般 是在水溶液中完成的， 所以避免了制备过程中 试剂对实验人员的伤害；
2. 取材广泛、灵活。多层膜的形成是因为 膜材料之间的作用力完成的，所以无论是 无机、有机、天然聚电解质、人工合成聚 电解质、蛋白质、脂质体只要两种或多种 膜材料之间有相互作用力，当条件允许时， 所有的这些材料就像组成了图书馆一样， 可以根据条件进行挑选。如有特别的需要 时还可添加一些具有特殊功能的物质；
电荷转移相互作用
通过分子间的较弱的电荷转移相互作用， 亦可以使两种非离子体型聚合物层层自组 装为薄膜。制备的薄膜具有均匀的疏水官 能团，从而开拓了非水体系有机物的应用。
特异性识别
许多生物大分子的自组装是通过分子间的 特异性识别所完成的。Anzai等利用抗生素 蛋白（Avidin）和生物素（Biotin）之间的 特异性分子识别作用，成功地制备了标记 的聚乙烯亚胺（PEI）和聚丙烯酸（PAA） 的多层膜。
聚电解质层层自组装膜的影响因素
（1）基膜 基膜的选择对自组装有很大的影响，目前 在制备纳滤膜时基膜通常选择超滤膜，包 括无机膜和有机膜。无机膜有氧化铝陶瓷 膜，有机膜主要选择聚砜、聚醚砜以及聚 丙烯腈超滤膜。为制得无缺陷的复合膜， 基膜的孔径也不可太大，否则制膜层数大 大增加。
（2）聚电解质种类