[
    {
        "id": 1,
        "chunk": "这些技术仍是新技术，目前正在积极探索中，研究将揭示沉积技术和基本驱动力如何影响薄膜的形成、特性和性能，以及加工的难易程度、产量和规模。",
        "category": " Results and discussion"
    },
    {
        "id": 2,
        "chunk": "# 以技术为驱动逐层组装纳米薄膜  \n\n展望未来：在过去的二十年里，逐层组装技术已被证明具有显著的功能，并对科学研究产生了深远的跨学科影响。扩大该工艺的规模对于进一步提高  \n\n约瑟夫-J-理查森、马蒂亚斯-比约恩马姆、弗兰克-卡鲁索\\*背景：在过去的几十年里，逐层（LbL）组装薄膜一直备受关注，因为它能够对薄膜厚度进行纳米级的控制，并有多种选择。",
        "category": " Introduction"
    },
    {
        "id": 3,
        "chunk": "# 在我们的网站上  \n\n阅读全文请访问： http://dx.doi. org/10.1126/ science.aaa2491  \n\n进展：与经典 LbL 组装的扩散驱动动力学相比，LbL 组装技术的最新进展探索了组装过程的不同驱动力。  \n\n在现实世界的应用中，了解如何精心选择组装方法以利用不同技术的具体优势有可能带来变革。比较  \n\n可用于平面和颗粒基底涂层的材料。通过对材料的选择，可为各种应用设计出具有赞助性和功能性的薄膜、  \n\n包括催化、光学、能源、薄膜和生物医学。此外，现在越来越多的人认识到，组装技术会极大地影响薄膜的物理化学特性，并最终影响薄膜的性能。  \n\n将基材浸入聚合物溶液中。目前已有的不同组装技术包括：浸渍、去湿、卷对卷、离心、乳化、计算饱和、固定、旋转、高重力、喷涂、雾化、电沉积、磁性组装、电泳、电泳、电泳、电泳、电泳、电泳、电泳、电泳、电泳、电泳、电泳、电泳、电泳、电泳、电泳、电泳、电泳、电泳、电泳、电泳、电泳、电泳、电泳等。耦合、过滤、微流体和流化床。这些技术可归纳为五大类，其中也可应用自动化或机器人技术，即：  \n\n(i) 沉浸式、(ii) 旋转式、(iii) 喷雾式、(iv)电磁式和 (v) 流体装配式。许多  \n\n这些技术之间的比较仍有待进行，特别是在颗粒基底涂层方面，虽然比较有限，但对促进基础研究和实际应用至关重要。",
        "category": " Introduction"
    },
    {
        "id": 4,
        "chunk": "#  \n\n<html><body><table><tr><td colspan=\"4\"></td></tr><tr><td></td><td colspan=\"3\">旋转</td></tr><tr><td>评论摘要</td><td colspan=\"2\"></td><td>作为功能材 料的独特应</td></tr><tr><td>层材料</td><td>电磁喷雾</td><td></td><td>用</td></tr><tr><td colspan=\"4\">流体</td></tr><tr><td rowspan=\"6\"></td><td rowspan=\"6\"></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td></tr><tr><td>逐层组装纳米薄膜以制备功能材料。所得薄膜的特性和性能取决于基底和层材料的选择以及组装技术。</td><td></td></tr><tr><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td></tr><tr><td colspan=\"3\"></td><td></td></tr></table></body></html>  \n\n![](images/362ed256e354f4b7e2947d7fbdcd7b3f8fa53d3375e6c9f403464f93eca6c2cf.jpg)",
        "category": " Introduction"
    },
    {
        "id": 5,
        "chunk": "# 评论  \n\n多层装配",
        "category": " Results and discussion"
    },
    {
        "id": 6,
        "chunk": "# 以技术为驱动逐层组装纳米薄膜  \n\n约瑟夫-J-理查森、马蒂亚斯-比约恩马姆、弗兰克-卡鲁索\\*由于多层薄膜在催化、光学、能源、薄膜和生物医学等不同领域的潜在应用，它们引起了科学界的浓厚兴趣。  \n\n在此，我们回顾了目前采用以下方法进行多层薄膜沉积的技术我们讨论了这些技术的不同特性和应用。我们重点介绍了五种不同的组装方法--浸入式、旋转式、喷射式、电磁式和流体组装式--每种方法都具有逐层组装薄膜的材料和加工优势。每种技术都有许多创新，可用于自动分层和改进分层，这对研究和工业应用都很重要。此外，我们还讨论了如何通过明智地选择组装技术来设计具有定制物理化学特性的薄膜，如独特的层状分层、可控粗糙度和高度有序堆积。  \n\n用于制作此类影片的技术形成了五个不同的类别，即：(i) 沉浸式；(ii) 旋转式；(iii) 浮雕式；(iv) 浮雕式、  \n\n(iii) 喷涂、(iv) 电磁和 (v) 流体组装（图 2）。这些组装技术既影响工艺性能，也影响材料的最终性能（表 1），因此，谨慎选择组装方法对于成功应用组装薄膜至关重要。此外，装配技术目前的发展有两大主题：首先是层沉积不再采用随机扩散驱动动力学，其次是从手工组装向自动化系统发展。  \n\n身临其境的装配  \n\n沉浸式 LbL 组装（有时也称为 \"浸渍组装\"）是应用最广泛的方法，也是新技术经常比较的标准。浸入式组装通常是通过人工将平面基底浸入所需材料的溶液中（2、24、25），然后经过三个清洗步骤去除未结合的材料（26）。微粒基底也可使用浸没法进行分层；但是，清洗和沉积步骤用于 LbL 组装，以各种材料（如聚合物、蛋白质、脂质、核酸、纳米颗粒、超结构）作为薄膜成分  \n\n功能材料的性能取决于它们以明确定义和可控的方式与周围环境相互作用的能力。无论是利用光子或电子，分离气体  \n\n环境-材料界面是决定材料在各种应用中性能的关键。涂层技术提供了控制材料表面的手段，从而创造出复合材料，在这种材料中，界面和材料的主体在很大程度上可以独立设计和控制。  \n\n逐层（LbL）组装是在基底上涂覆功能薄膜的一种普遍方法。继早期的多层组装研究报告（1、2）之后，该领域在过去二十年中才有了长足的发展（3）。一般来说，LbL 组装是一个循环过程，在这一过程中，带电材料被吸附在基底上，经过洗涤后，带相反电荷的材料被吸附在第一层之上。这样就形成了厚度一般在纳米级的 单层双电层，然后可以重复沉积过程，直到形成所需厚度的多层薄膜为止 (3)。在某些应用中，可以移除基底，形成独立的宏观薄膜，如膜（4），或独立的微观或纳米薄膜，如空心胶囊（5、6）。尽管静电作用仍被广泛用于促进薄膜的形成，但其他分子相互作用（如共价作用、氢键作用、主客作用等）也已得到充分证实。  \n\n澳大利亚研究理事会（ARC）聚合生物纳米科学与技术卓越中心和墨尔本大学化学与生物分子工程系，澳大利亚维多利亚州帕克维尔 $3010_{\\circ}$ \\*通讯作者。电子邮件：fcaruso@unimelb.edu.au  \n\n(7).LbL 组装所具有的简便性、多功能性和纳米级控制能力，使其成为在光学、能源、催化、分离和生物医学等多个领域最广泛使用的平面和颗粒基底涂层技术之一（图 1A）。  \n\n由于 LbL 组装广泛应用于具有不同标准工具和程序的领域，以及与多孔膜、颗粒和生物物质等基底相关的不同加工要求，因此开发出了许多 LbL 组装技术。例如浸渍 (2)、  \n\n脱湿 (8)、卷对卷 (9)、离心 (10)、起泡 (11)、计算饱和度 (12)、浸渍 (13)、起泡(14)双化 (13)、旋转 (14)、高重力 (15)、喷雾(16)、雾化 (17)、电沉积 (18)、磁性组件 (19)、电耦合 (20)、过滤 (21)、流体学 (22) 和流化床  \n\n(23).这些不同的方法通常被视为 \"黑箱\"，主要关注的是使用什么材料（输入）来组装薄膜（输出），而很少关注实际的组装方法。然而，现在越来越多的人认识到，组装方法不仅决定了工艺特性（如时间、可扩展性和人工干预），还直接影响薄膜的物理化学特性（如厚度、均匀性、层间和层内薄膜组织），而这两组特性都与特定应用的性能有关（图 1B）。",
        "category": " Introduction"
    },
    {
        "id": 7,
        "chunk": "# 打开 \"黑盒子\"  \n\nLbL 组装的基础是依次将基底暴露于构成多层薄膜的材料中。组装技术  \n\n一般通过离心将颗粒分离成颗粒（5、6、10）。关于使用颗粒沉积平面多层膜的早期研究指出，从理论上讲，只要条件合适，任何能产生表面电荷的材料（如金属、非金属、有机物和无机物）都可用于生长多层膜（2、24、27）。另据报道，每层的厚度与被吸附颗粒的厚度一致（24、28）。与气体沉积和成核沉积等非 LbL 组装技术相比，Im-mersive 组装技术（使用颗粒多层膜 (27)或聚合物多层膜 (3)）可形成更均匀的薄膜，因此 LbL 组装技术被广泛用于薄膜形成0  \n\n浸入式组装的改进包括通过将沉积动力学从随机扩散转向更快的动力学（如露湿产生的动力学）（8），以及通过使用机器人浸入机将劳动密集型步骤自动化（24、26、29、30）来加快工艺流程。早期研究中用于平面组装的胶体，每个吸附步骤只需浸泡 1分钟（31）；然而，使用聚合物进行浸泡组装时，基底最好浸泡约 15 分钟才能充分沉积（25、26）。为了缩短聚合物的组装时间，并允许低表面电荷和/或小接触面积材料的沉积，可使用掺杂有机溶剂（如二甲基甲酰胺）的溶液，通过脱湿过程消除漂洗和干燥步骤（8）。由于吸附过程不再受扩散控制，而是受蒸发和脱水控制，因此脱水可使组装时间缩短约 30 倍。另一种摆脱随机扩散的有趣方法是利用磁力搅拌棒对聚合物溶液进行持续搅拌，这样就能使聚合物层沉积在  \n\n浸泡后几十秒（32）。与其通过使用不同的吸附动力学来加快吸附过程，不如通过自动化处理过程来缩短处理时间（9、24、26、27、29、30、33）。一种自动化方法是使用石英晶体微天平（QCM）作为基底，通过计算机监控的反馈回路来控制分层（30）。QCM 使分层过程基于固定的吸附材料质量，而不是固定的浸泡时间。此外，反馈回路还能对薄膜生长进行精确和可重复的控制，并能利用固定时间从非线性薄膜生长的聚合物组合中设计出线性薄膜生长（30）。对于固定时间的浸入式组装，可将计算机编程的自动载玻片染色机改装为自动多层组装，以便在清洗步骤中进行搅拌和溶液交换（24，29）。类似的计算机编程机器虽然是定制的，但也能沉积多层膜。  \n\n\\~将 ${\\sim}1000$ 层带电胶体沉积到微粒基底上（基底直径约 100 毫米）（27）。虽然自动化减少了人工操作，但并不能大幅缩短整体组装时间，这就是为什么有些人致力于将更快的沉积动力学与自动化系统相结合。例如，一种市售的机器人使用旋转载玻片支架来加(26).这种旋转可将吸附时间缩短 3 到 10 倍，并可使用更高的旋转速度制备更厚的薄膜。通过使用柔性基底，辊对辊组装还能使分层速度更快（5 到 10 倍）（9）。轧制过程的浸泡时间和速度在决定薄膜性能方面起着重要作用，而且干燥条件、润湿性和基底移动速度也需要优化，以便生产出与标准浸泡装配性能相似的薄膜（9）。对辊对辊组装的进一步改进是使用压辊技术来防止多余的溶液交叉污染系统，从而获得比浸入式组装更均匀的涂层（34）。  \n\n沉浸式组装可在微粒基底上进行，因为微粒基底太小，无法在溶液间快速沉淀或物理移动，如微型和纳米颗粒。在微粒基底上进行沉浸式组装的最常 见 技术是将聚合物溶液添加到分散的致密微粒基底上，用离心机将微粒造粒，去除上清液，用类似的造粒过程多次清洗，然后重复这些步骤进行多层生长（5、6、10）。由于需要离心步骤，这通常既耗时又耗力，而且还需要密度足够大的颗粒才能造粒。不过，通过使用比水轻的微粒子层（如乳液），可以实现起皱和脱脂循环  \n\n能在几分钟而不是几小时内起泡（36）。与使用固体模板相比，使用乳液作为模板可获得更厚的薄膜，这可能是由于  \n\n用于稳定乳液的表面活性剂（36）。洗涤步骤 (11)，但离心也可用于加快浮选和起泡过程 (35)，乳化程度较轻的乳液  \n\n图 1.逐层组装的多功能性。(A) 逐层组装示意图概述；(B) 显示组装技术影响薄膜和工艺性能以及应  \n\n![](images/b2b810d3ab2d322b6088aaefc2186768106adca4e72170b9b7693417151ecf60.jpg)  \n\n微粒基质的制备需要避免离心处理，因为离心处理会导致聚集，耗费大量人力，而且一般难以自动配对。避免离心的一个简单方法是取消洗涤步骤。要做到这一点，可以通过添加精确量的聚合物来实现。  \n\n而不是通常使用的高浓度过量聚合物溶液（5、6、10）。起初，在颗粒开始聚合之前只能沉积两到三层（12），但可以沉积更多层。  \n\n通过在组装过程中逐步测量 zeta 电位（37）来沉积。此外，对于软颗粒基质，如乳液（38），可使用持续搅拌；对于硬颗粒基质，如药物晶体（39），可在层沉积过程中使用声波，从而减少聚集。通过优化方案，饱和法可获得与离心法相似的壳厚，但速度快三倍（37、39）。这种技术需要持续监测和计算表面积，以避免添加过量聚合物，因此无法减少人工参与。一种技术的重点是减少人工参与和降低离心需要，它使用琼脂糖中固定的微粒基质，将微粒基质集合转化为宏观基质。  \n\n(33).这种固定颗粒的宏观集合可以像平面基底一样处理，并使用滚动浸渍机将其浸入聚合物溶液中，从而在分层过程中实现完全自动化。可能由于聚合物在琼脂糖水凝胶中的扩散受阻，这种技术生成的薄膜厚度仅为传统离心法制备的薄膜厚度的一半左右。  \n\n据报道，在层数较高的情况下，基于离心分离的装配会造成 ${\\sim}90\\%$ 的损失（21，33）。  \n\n由于配料和模板选择的易用性和多样性，沉浸式组装已被广泛应用。例如，可通过沉浸式组装在平面基底上制备发光二极管（LED），聚合物的选择和多层厚度可控制亮度和开启电压（29）。自动卷对卷沉浸式组装可用于沉积导电和阻燃涂层（34）。涂有颗粒多层膜的平面基底可用于通过多层膜的颜色变化检测肉眼不可见的小颗粒（2）。玻璃载玻片也可以涂上颗粒多层膜，用于制备抗反射、防雾和自清洁表面（24）。涂有颗粒的融合微反应器更有利于反应（27）。某些颗粒基质很容易去除模板颗粒，留下空心多层胶囊。同样，药物本身也可用作微粒模板，两种类型都适用于药物输送（5、6、33、38-40）。  \n\n总之，沉浸式组装是最常用的长尺寸层组装技术，也是比较其他技术的实际标准。将几乎任何形状或尺寸的基底浸入装有分层溶液的容器中非常简单，因此这种技术  \n\n很容易获得。生产出的薄膜具有相互渗透 的结构，并形成 \" 模糊 \" 的纳米装配，几乎图 2.逐层组装技术。(A至E）逐层组装的五大技术类别示意图。[插图来源：Alison E. Burke 和 CassioLynm］  \n\n是同步的。 研究审查  \n与 LbL 组装 (3)。最近的许多工作都围绕着缩  \n短组装时间展开",
        "category": " Results and discussion"
    },
    {
        "id": 8,
        "chunk": "# A Immersive  \n\n![](images/c28d37d5642ae1a7992663c7c71629813a10f79cd56ae570ee24b173e70491ac.jpg)",
        "category": " Introduction"
    },
    {
        "id": 9,
        "chunk": "# B Spin  \n\n![](images/3d3b5398b0f9e816ed1ac616b55213336129aaf23e010c5b03ee23cf8bcb92f3.jpg)",
        "category": " Results and discussion"
    },
    {
        "id": 10,
        "chunk": "# CSspray  \n\n![](images/31779912017a95835b65bc9388b2e5578762cbeb6b0c0f3c3cd82a7540f848d6.jpg)",
        "category": " Materials and methods"
    },
    {
        "id": 11,
        "chunk": "# D Electromagnetic  \n\n![](images/95346fd2eff1ca72fd0dcd33f043a69c34e7721e53e56985d101f6fbd44f41a1.jpg)  \n\nE Fluidic  \n\n![](images/5a7a95ff2116addac9d4f3889f77e76a5b245d4d1fa6df41ea91a337deed2599.jpg)  \n\n以及减少人工干预的自动化系统。对于颗粒基底的涂层，适用于较小、低密度颗粒（如纳米二氧化硅颗粒）涂层的技术也引起了相当大的兴趣，传统的离心装配很难处理这些颗粒。由于浸没式涂层通常比其他技术需要更多的材料，特别是在工业规模上浸没大型基底时，废料可能是一个问题。  \n\n尽管只要交叉污染保持在较低水平，解决方案就可以重复使用。沉浸式组装一直是 LbL组装的主力军，毫无疑问，它将继续在新型和改进型薄膜的开发中发挥不可或缺的作用。",
        "category": " Results and discussion"
    },
    {
        "id": 12,
        "chunk": "# 旋转组件  \n\n使用旋涂技术逐层组装（即：\"旋转组件\"）利用普通涂层旋转基底以促进材料沉积的技术（14）。虽然浸入式 LbL 组装后基底的干燥可以通过旋转来实现（41），但大多数旋转组装都是通过将溶液浇注到旋转基底上（42）或将溶液浇注到静止基底上，然后进行旋转（43）。旋转大大加快了组装过程，由于旋转基底上有各种不同的旋转方式，因此可在 ${\\sim}30$ 秒内沉积层状物。  \n\n表 1.选定的 LbL 组装技术和使用每种技术产生的特性。本表旨在提供总体概述，并非详尽无遗。NR 表示未在选定的参考文献中报告。[插图来源：Alison E.  \n\n\n<html><body><table><tr><td colspan=\"2\">Burke 和 Cassio Lynm]</td><td colspan=\"2\">BUILDING BLOCKS</td><td colspan=\"2\">PROCESSPROPERTIES</td><td colspan=\"3\">NANOFILM PROPERTIES</td></tr><tr><td>LbLASSEMBLY TECHNOLOGY</td><td>Substrates</td><td>Substrate sizes*</td><td>Layer materials</td><td>Time per layer</td><td>Automated</td><td>Layer (current status) thickness, nmt nm</td><td>Roughness, Layer</td><td></td></tr><tr><td colspan=\"2\">Immersive</td><td>10 nm-1 m</td><td></td><td>10 s-12 h</td><td></td><td><1-15</td><td>1-20</td><td>structure Interpenetrated</td></tr><tr><td colspan=\"2\">Dipping (2,25)</td><td>Planar 1-100 mm</td><td>Polymers, colloids</td><td>10-30 s (32) or 10-20 min (26)</td><td>Yes</td><td>1-2 (25, 26)</td><td>1-10 (44, 49)</td><td></td></tr><tr><td colspan=\"2\">Dewetting (8)</td><td>Planar 1-10 mm</td><td></td><td>Polymers, colloids 30-60 s (8)</td><td>No</td><td>1-2 (8)</td><td>NR</td><td></td></tr><tr><td colspan=\"2\">Roll-to-roll (9)</td><td>Flexible planar 100 mm-1 m</td><td>Polymers</td><td>2-5 min (9,34)</td><td>Yes</td><td>1-15 (9, 34)</td><td>15-20 (9,34)</td><td></td></tr><tr><td rowspan=\"3\">Centrifugation (5, 6) Calculated saturation</td><td>Particulate</td><td>10 nm-10 μm</td><td>Polymers, colloids</td><td>20+ minl (5, 6)</td><td>No</td><td>1-2 (5, 10)</td><td>3-10 (23, 94)</td><td></td></tr><tr><td>Particulate</td><td>100 nm-1 μm</td><td>Charged polymers</td><td>5-10 min (39)</td><td>No</td><td>1-2 (39)</td><td>NR</td><td></td></tr><tr><td>Immersiveimmobilization Particulate</td><td>100 nm-1 μm</td><td>Polymers</td><td>40-50 min (33)</td><td>Yes</td><td><1 (33)</td><td>NR</td><td></td></tr><tr><td>(33) Creaming (11)</td><td>Emulsion</td><td>10 nm-1μm</td><td>Polymers, colloids</td><td>0.5-12 h (11, 36)</td><td>No</td><td>1-7 (36, 38)</td><td>NR</td><td></td></tr><tr><td colspan=\"2\">Spin</td><td>1-100mm</td><td></td><td>10 s-5 min</td><td></td><td><1-2</td><td>1-10</td><td>Stratified</td></tr><tr><td colspan=\"2\">Spin (14, 42, 43)</td><td>Planar 1-100 mm Planar</td><td></td><td>Polymers, colloids 10-60 s (43)</td><td>Yes</td><td><1-2 (42)</td><td>1-10 (44, 46)</td><td></td></tr><tr><td colspan=\"2\">High gravity (15)</td><td>1-10 mm</td><td>Polymers, colloids</td><td>20 s-5 min (15, 49)</td><td>No</td><td>NR</td><td>1-2 (49)</td><td></td></tr><tr><td colspan=\"2\">Spray</td><td>10 nm-10 m</td><td></td><td><1 s-24 h</td><td></td><td><1-15</td><td>1-10</td><td>Stratified</td></tr><tr><td colspan=\"2\">Spray (16,52)</td><td>Planar</td><td>1 mm-10 m Polymers</td><td><1-30 s (59)</td><td>Yes</td><td></td><td><1-5 (16, 51) 1-10 (51)</td><td></td></tr><tr><td colspan=\"2\">Atomization (17)</td><td>None 10-100 nm</td><td>Charged polymers</td><td>12-24 h (17)</td><td>No</td><td>5-15 (17)</td><td>NR</td><td></td></tr><tr><td colspan=\"2\">Spray immobilization (63)</td><td>Particulate 10-100nm</td><td>Polymers</td><td>5-10 s (63)</td><td>Yes</td><td>2-4 (63)</td><td>NR</td><td></td></tr><tr><td>Electromagnetic</td><td></td><td>10 nm-100 mm</td><td></td><td>1 s-20 min</td><td></td><td>1-20,000</td><td>10-30</td><td>Stratified</td></tr><tr><td>67,73) Magnetic (19,76)</td><td>Electrodeposition(18,20, Planar</td><td>1-100 mm</td><td>Polymers, colloids</td><td>1 s-20 minI (65, 71)</td><td>No</td><td>2-20,000 (20,67,71)</td><td>10-30 (66, 70)</td><td></td></tr><tr><td colspan=\"2\">Electro-immobilization(13)</td><td>Planar and Particulate</td><td>10 nm-100 mm</td><td>Polymers, colloids 15-20 min (19, 76)</td><td>No</td><td>1-2 (19, 75)</td><td>NR</td><td></td></tr><tr><td colspan=\"2\">Fluidic</td><td>Particulate</td><td>10 nm-1μm</td><td>Charged polymers</td><td>15-20 min (13) No</td><td>2-3 (13)</td><td>NR</td><td></td></tr><tr><td colspan=\"2\">Microfluidic planar (22)</td><td>100 nm-100mm</td><td></td><td>10 s-45 min</td><td></td><td><1-3</td><td>1-11</td><td>NR</td></tr><tr><td>Microfluidic particulate</td><td>Planar Particulate</td><td>10 μm-100 mm</td><td>Polymers Polymers</td><td>1-15 min (80, 81) 10-60 s (96-98)</td><td>Yes Yes</td><td>1-3 (96, 97)</td><td><1-3 (83,84) 1-10 (80, 84)</td><td></td></tr><tr><td>(96-98)</td><td></td><td>100 nm-10 μm</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>NR</td><td></td></tr><tr><td>Fluidized bed (23) Fluidic immobilization (86,</td><td>Particulate Particulate</td><td>1-10 μm</td><td>Polymers</td><td>3-5 min (23)</td><td>No No</td><td>2-3 (23) 1-2 (87)</td><td>9-11 (23) NR</td><td></td></tr><tr><td>87)</td><td></td><td>100 nm-1 μm</td><td>Polymers, colloids</td><td>5-45 min (86,87)</td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Vacuum/filtration (21)</td><td>Particulate and fragile**</td><td>100 nm-1μm</td><td>Polymers</td><td>10-20 min (95)</td><td>Yes</td><td>1-2 (94)</td><td>5-10 (94)</td><td></td></tr></table></body></html>  \n\n\\* 标出了典型的数量级基底尺寸。衬底尺寸可大可小。所示为线性生长薄膜的典型每层厚度。考虑到非线性生长曲线，指数生长研薄究膜审的查每 层厚度变化很大。分别表示搅拌或不搅拌的时间。§脱湿可以利用通常难以分层的材料（如低电荷或低表面接触的材料）。离心处理时间因手动移液和再悬浮步骤而变化很大。厚度取决于时间。\\*\\*哺乳动物细胞等易碎基质可通过流体过滤分层。  \n\n力的作用（43）。此外，自旋装配可实现自动化，使用市售的自旋涂布机可对直径达 10厘米的基底进行涂布（44、45）。然而，标准旋涂机通常是为平面而设计的，不适于浸入式装配所能达到的复杂形状。  \n\n与浸入式组装相比，旋转式组装通常会产生更均匀的薄膜。这是因为组装是由一系列力驱动的，包括静电相互作用力（导致聚合物的吸附和重新排列）、离心力、空气剪切力和粘性力（导致弱结合聚合物的解吸和薄膜的脱水）（43）。这些力也是自旋组装比浸入式组装快几个数量级的原因。聚合物溶液的盐浓度在较高的旋转速度下影响更大，这意味着在低离子强度下静电力的作用更大，而在高离子强度下剪切力占主导地位（46）。这些剪切力  \n\n与产生较厚穿透膜的浸入式组装相比，旋转力产生的具有特定层界面的薄膜更薄、更有序（47）。具体来说，旋转组装聚合物薄膜的厚度通常与旋转速度有关，速度越高，薄膜越薄（42）。在沉积胶体时，旋转过程中的作用力会导致胶体形成单层，而标准浸入式组装通常会导致基底未完全涂覆的假单层（43、48）。一项关于自动浸入式组装和自动旋转式组装之间差异的比较研究发现，浸入式组装制备的薄膜更厚、更粗糙，而旋转式组装制备的薄膜更薄、更光滑（44）。这些薄膜在视觉上也有所不同，旋转组装的薄膜由于层间分层明显而具有透光性，而浸入式组装的薄膜由于 层间不均匀、相互渗透而不透明（图 3）。接触角和相对  \n\n自旋组装薄膜的聚合物浓度在所有双层膜中都是一致的，而浸入组装薄膜则随着时间的推移变得粗糙，从而产生不同的接触角和两个组成层之间的相对浓度比（44）。另一项研究比较了自旋组装和浸入组装，结果表明自旋组装薄膜中的粘土纳米复合材料具有更高的取向度（45）。不过，旋转组装可能产生的一个问题是，在聚合物溶液离子强度较高和旋转速度较低的情况下，与子层边缘相比，溶液浇注处的薄膜可能更厚（42，46）。  \n\n在自旋装配的一种特殊情况下，可以将子晶体与聚合物溶液或胶体分散液一起放置在一个与旋转轴平行（而不是垂直）的封闭容器中。旋转时，离心力会将层材料直接推到基底上，而不是穿过基底，因此被称为 \"高重力装配\"（15）。这可以改善薄膜沉积和均匀性，尤其是在聚合物浓度较低的情况下，因为旋转和增加的湍流可以降低层状层和基底周围扩散层的厚度。达到吸附平衡的速度至少比无损装配快五倍，并且可以通过旋转速度进行控制。此外，使用浸入式装配时呈指数增长的聚合物组合，使用这种技术也能呈线性增长。同样，以这种方式组装的 LbL 薄膜的粗糙度要低得多（约为 2 至 10 倍）（49）。  \n\n自旋装配通常比浸入式装配产生更有组织的薄膜和多层膜，这使其成为制备颜色可控且均匀的光学涂层（14）和制备透明薄膜（44）的有用工具。同样，与浸入式组装相比，自旋组装可用于制备亮度更高的发光二极管（41）。旋涂装配在应用方面的一个主要限制是，它仅限于涂覆小的平面子基片，因为增加基片尺寸需要更高的旋涂速度。此外，非平面表面的旋涂也很复杂。  \n\n总之，旋转组装使用旋转的子板来沉积层并去除多余的涂层材料。与浸入式组装相比，自旋组装通常能产生更薄、更有序、更分层的多层膜，而且过程更快。在许多研究环境中，甚至在一些工业环境中，  \n\n如半导体行业中常见的机器人晶片加工中 这有助于从实验室转化到实际应用中。此，通常都能使用装配所需的旋转涂布机， 外，在非平面上沉积多层薄膜图 3.浸入式装配与自旋装配的比较。(A) 不同材料层的示意比较。(B) 比较浸入式组装薄膜（左）和旋转式组装薄膜（右）。薄膜由疏水改性聚（环氧乙烷）和聚（丙烯酸）制成。[经许可改编自 (44)。2008 美国化学学会版权所有]。[插图来源：Alison E. Burke 和 Cassio Lynm  \n\n由于薄膜组装过程中会产生剪切力，因此，要在平整但粗糙的表面或甚至是平坦的表面上组装薄膜是一项挑战。然而，旋压组装所产生的薄膜和加工特性，包括在相对较短的时间内组装出光滑的薄膜。  \n\nA Creating different nanofilm properties using immersive vs spin LbL assembly  \n\n![](images/38f15f86b3c51a34bf8b650b59e0455266199e1bc7e072dd4f3740f69382798a.jpg)  \n\nBExamples of polymer-polymer nanofilms using immersive vs spin LbL assembly时间，继续使这种方法成为一种有吸引力的选择。  \n\n![](images/f45ec2118f0810177cd1d444f11a79057380b34a77cecedaae91dd1cbecc4c03.jpg)  \n\n![](images/90a870198a06a65614c3a187874a1e2532a1ac06756a51242a0f17bbe59ccf91.jpg)",
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        "id": 13,
        "chunk": "# 喷雾组件  \n\n喷涂 LbL 组装是另一种组装类型，通过气溶胶化聚合物溶液并将其依次喷涂到基底上组装薄膜（16）。虽然在 LbL 组装过程中，喷射空气可用于干燥薄膜以减少污染（并对齐纳米碳管）（50），但在此我们仅在层沉积的背景下讨论喷射组装。标准喷射组装比浸入式组装快得多（每层可快至 \\~6 秒）（51），其工业水平远远超过旋压组装（52,53）。真空也可用于进一步加快工艺流程，最大限度地减少喷涂和清洗之间的滞后时间，反之亦然，还可用于促进三维（3D）物体（如存储器）的喷涂（54）。  \n\n在喷雾组装过程中，薄膜的特性--如形态、均匀性、化学成分和选择性膜特性--可以调整到与浸入式组装制备的薄膜相似，薄膜厚度受悬浮液浓度、喷雾流速、喷雾持续时间、静止持续时间、是否清洗基底和清洗时间长短以及溶液是垂直还是水平喷雾等因素的影响（16、51、55-57）。这种控制源于喷涂组装过程中的两种主要作用力，即实际喷涂中的大量运动和液膜中的随机运动 (56)。液膜中的随机运动可使聚合物重新排列，并在靠近子结构处产生更强的对流，从而改善沉积效果。这是因为基底界面上的液膜厚度为亚微米级，而且喷雾接触基底的速度很快（16，56）。清洗基底通常比不清洗基底产生更厚的薄膜，这是因为聚合物在清洗过程中发生了重排。$(5I)$ ).与自旋装配一样，喷雾装配产生的薄膜与浸入式装配相比，层次更加分明（16，53）。  \n\n喷涂组装还与其他技术相结合，以充分利用特定技术的优势并实现组装过程自动化。例如，喷涂 LbL 组装的一个缺点是，由于重力排水的影响，在溶液滴漏附近的沉积增加，以及喷嘴在一定距离上造成的不规则图案，获得的薄膜可能不均匀（51，57）。为解决这一问题，在喷涂组装过程中旋转基底可制备出更均匀的薄膜，每层的喷涂时间可达到亚秒级（56、58、59）。通过喷涂旋转基底，添加到基底上的大部分聚合物都会被吸附。相比之下，绝大部分聚合物在浸入式组装后会重新留在涂层溶液中。因此，喷涂时的适用浓度可比浸入式组装所需的浓度低 10 到 50 倍。  \n\n在旋转基底上组装（55、59）。较大的三维基底，如管状膜，也可在喷涂过程中通过旋转基底进行喷涂（60）。计算机辅助自动化喷涂组装是进一步的改进，可减少人工处理（58、60）。与在 QCM 芯片上使用自动沉浸式装配类似，使用 QCM 芯片进行自动喷涂装配可实现反馈回路控制和实时薄膜生长跟踪（61）。自动匹配喷涂装配还与卷对卷加工相结合，用于涂覆工业尺寸基底（即数十米长的基底）（62）。通过对固定在可溶解表面上的微粒基底进行喷涂组装，卷对卷喷涂组装也可用于在微粒基底上涂覆多层薄膜（63）。  \n\n一种用于微粒基底涂层的独立喷雾装配技术使用振幅为 1 到 10 纳米的表面声波来雾化聚合物和货物（17）。当雾化液滴在空气中移动时，溶剂蒸发，聚合物凝结成颗粒状，从而使第一种雾化溶液成为后续涂层的模板，每微升溶液可产生约 1000 个颗粒。将颗粒透析以去除多余的聚合物，然后加入带相反电荷的聚合物溶液中，再重新雾化以涂覆颗粒。此过程可重复进行多层组装；不过，透析过程会将此技术的处理时间增加到每层约 24 小时。  \n\n喷涂装配的应用范围很广，因为它可以相对容易地涂覆工业规模的基底（62），而且不局限于平面基底（54、60、63）。喷涂组装已被用于制备棉布上的阻燃薄膜，结果表明，与在水平方向的基底上喷涂或浸渍相比，在垂直方向的基底上喷涂能产生更好的阻燃薄膜（57）。服装材料也使用喷涂组件进行涂层，以控制空气流动并提供化学保护，有可能用于军服  \n\n(54).与其他组装技术一样，喷涂技术也可用于制备抗反射涂层（61），同样，汽车着色也可通过结构化着色来减少红外线的加热（62）。膜管也可以通过涂层来改善有机染料与水的分离（60）。由于薄膜的结构可通过喷涂时间控制在纳米级，因此喷涂组装可用于控制薄膜的导电性，这是其他组装技术所不具备的（59）。喷雾组装已被用于制备颗粒，以研究细胞对不同涂层和颗粒长宽比的吸收（63）以及体外基因递送（17）。由于喷雾组装组装时间短，易于实现自动化和规模化，因此已被广泛应用于各种应用和工业领域。  \n\n总之，喷涂装配是通过将涂层溶液气溶胶化来生产多层薄膜的。  \n\n将它们喷涂到基底上。生成的薄膜通常组织良好，层次分明。喷涂组装是一种快速简便的方法，可为大型或非平面基底涂膜，但浸入式组装仍是为复杂三维基底涂膜的首选方法。喷涂组装是与工业应用最密切相关的技术之一，因为它已在工业中得到广泛应用。",
        "category": " Results and discussion"
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        "id": 14,
        "chunk": "# 电磁组件  \n\n电磁装配的基础是利用外加电场或磁场来实现分层，例如在聚合物溶液中涂覆电极，或在涂覆溶液中移动磁性微粒（18、19）。前者通常称为电沉积，是在电解槽中使用外加电压对材料进行涂层的成熟技术。在标准的电沉积设置中，两个电极浸入聚合物溶液中，然后施加电流。然后清洗电极并将其放入带相反电荷的聚合物溶液中；电极的极性反转，过程重新开始 $(64)$ 。电沉积可用于快速组装离子、聚合物和胶体，所需的时间远远少于浸入式组装（18）。例如，可通过电沉积制备双金属介孔LbL 薄膜，电沉积时间决定层厚度，速度约为 $1.5~\\mathrm{{nm/s}}$ （65）。在另一种设置中，可将基底置于两个电极之间，这样就能在平面基底上进行涂层（ $(66)$ ），甚至固定颗粒（13）。这种技术产生的薄膜厚度大约是离心法的两倍。电沉积还可以使用更高的电压，最高可达 $30\\mathrm{V}$ （13、66）；然而，固定颗粒的组装过程每层可能需要 15 分钟（13）。  \n\n电沉积薄膜的厚度与组装过程中使用的电压直接相关，获得最厚薄膜的最佳电压取决于聚合物溶液的 $\\mathsf{p H}$ 值（ $(\\delta7)$ ）。较高的电压会导致薄膜解吸，因为电极（即基底）开始排斥之前沉积的薄膜层。一般来说， $\\mathsf{p H}$ 值低于聚合物的 ${p K}_{\\mathrm{a}}$ （其中 $K_{\\mathrm{a}}$ 是酸的解离常数）时，需要较低的电压才能达到峰值厚度，而且峰值厚度也比 $\\mathsf{p H}$ 值较高时的峰值厚度大，更接近或高于聚合物的 ${p K_{\\mathrm{a}}}$ 。不过，如果电压升得足够高，就能达到第二厚度峰值，从而在其他技术难以生长的 pH 值下组装薄膜（67）。造成这种厚度 \"低谷 \"的原因是，在高电压下，电极上水的电解在研阻究碍审聚查合 物吸附方面发挥了更大的作用；然而，在更高的电压下$(>3\\mathrm{~V~}}$ ），聚合物与电极之间的静电作用超过了电解造成的任何影响（67）。例如，聚合物-酶薄膜在最佳电压为  \n\n$1.2{\\mathrm{V}}$ ，而使用较低或较高的电压（低于 3V）（68）。这些研究表明，电沉积与其他LbL 组装技术类似，聚合物溶液的 pH 值以及聚合物本身的构型是控制薄膜厚度的关键。  \n\n在较高电压下，电磁沉积薄膜比浸入式沉积薄膜更加相互渗透，这与在较低电压下制备的高度分层薄膜形成了鲜明对比（66）。当形成聚合物-聚合物薄膜时，在电流作用下，薄膜在流动池中生长过程中折射率不会发生静态变化，这表明沉积过程比浸入式组装过程更加均匀。  \n\n(69).同样，聚合物胶体薄膜也显示出较高的组织性，因为在较高电压下组装薄膜时，折射率会降低，透射率会增加（70）。相应地，电沉积酶-聚合物薄膜比浸入式组装薄膜更均匀，对基底的覆盖率分别为 $90\\%$ 和${\\sim}50\\%$ （68）。由于这种分层和高表面覆盖率，电沉积可以控制层与层之间的间距（68）。  \n\n电沉积也可以通过电极的局部效应来实现，例如引起氧化还原反应或改变 pH 值。阳极和阴极附近溶液的 pH 值会发生明显变化，分别从大量溶液变为较低和较高的pH 值（71）。阳极附近的低 pH 值可诱导聚合物沉积。不过，这种 pH 值诱导的电沉积效果相当有限，因为只能形成少量双电层（使用海藻酸盐和壳聚糖等材料），因为电层太厚（几十微米），电流无法穿透，导致 pH 值没有变化，因此也就没有沉积。利用类似的原理，可在电极（即基底）上就地由铜（II）生成铜（I），通过铜催化的 \"点击 \"反应交联含叠氮化物和炔烃的聚合物，制备共价稳定薄膜（20）。含有电敏感点击基团的聚合物也可进行电耦合，从而可在以下条件下制备出 500 纳米厚的透明薄膜，从而实现分层和均质。  \n\n${\\sim}30$ 分钟（72）。使用相同的基本原理，通过交变电压在氧化反应和还原反应之间进行切换，就可以进行单锅合成，从而利用电聚合实现免清洗组装（73）。  \n\n磁铁而不是电流可用于在敏感的微粒模板（如乳液 (74) 或难以通过离心法制粒的小模板（如 10 纳米以下的氧化铁纳米粒子）上组装 LbL 薄膜。  \n\n(19).含有磁性纳米颗粒的模板颗粒可以用磁铁从聚合物溶液中分离出来，这种方法与过滤法类似，可以在无离心的 LbL 组装过程中回收几乎 $100\\%$ 的颗粒（75）。磁铁或外部磁场也可用于定向层状  \n\n平面基底上的磁性纳米粒子，使随后的纳米粒子层能够以定向方式更快地去定位(76).该技术使用标准浸入式组装法沉积带正电和负电的磁性纳米粒子，并在沉积步骤之间施加磁场。因此，与标准浸入式组装相比，厚度不会增加；但是，薄膜的吸光度会随着磁铁的应用而增加，这表明填料增加了（76）。  \n\n电磁装配可用于多种不同的应用，因为它可用于形成具有其他技术难以装配的成分的 LbL 薄膜。铂层和钯层的双金属薄膜具有约 $40\\mathrm{m}^{2}\\mathrm{g}^{-1}$ 的布鲁纳-艾美特-泰勒表面积，因此与单层薄膜相比，在甲醇氧化反应中表现出更强的 电化学活性（65）。通过在不同电压下组装薄膜，调整薄膜的反射率，可以制备出抗反射涂层（70）。生物应用也在探索之中，因为生物相容性涂层可通过电磁组装形成，体外测试证实其细胞毒性可忽略不计（71）。与传统制备的薄膜相比，具有生物电溶解特性的生物酶薄膜具有更高的表面覆盖率和活性（68）。组装薄膜的分层也有利于制造高性能光电设备（72）和分离膜（66）。固定颗粒上的电沉积也可制备中空聚合物胶囊（直径从微米到 100 纳米以下）（13）。  \n\n总之，电磁组装利用电场或磁场，通常是以聚合物溶液中的电极或磁性微粒基底的形式来沉积薄膜。电磁组装可以利用电流引起的 pH 值变化或氧化还原反应来实现薄膜组装，因此使用的驱动力与其他主要组装类别的驱动力大不相同。一般来说，电磁组装的薄膜比使用其他 LbL 组装方法制备的薄膜更厚、更致密（13，68）。电磁组装仍不如其他一些技术普遍，尽管它需要特殊的设备和专业知识，但它确实为多层薄膜组装提供了一种不同的方法（例如，通过磁力处理基底和材料或通过电感应组装），从而为组装薄膜提供了其他机会。",
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        "id": 15,
        "chunk": "# 流体组件  \n\n流体组装可用于通过流体通道沉积多层，既可以在通道壁上涂布，也可以在放置或固定在流体通道中的基底上涂布（77）。一般的方法是利用压力或真空使聚合物和洗涤溶液依次通过通道，通道可以是流体元件，如管道或毛细管，也可以是设计好的微流体网络（78、79）。流动  \n\n室基 QCM 是一种常见的流体组装技术，可提供关键的实时信息，用于研究薄膜特性和多层生长（22）。较高浓度的聚合物溶液通常会产生较厚的薄膜 (79)，而决定流动下吸附聚合物量的关键因素是接触时间而不是流速 (80)。  \n\n流体组装通常使用泵、毛细管力或旋转使液体通过通道，当然也可以使用移液和静态孵育。不过，当聚合物溶液与基底保持静态接触超过 10 分钟时，流体组装与浸入式组装非常相似（81、82）。用泵或真空将聚合物和洗涤溶液装入通道，可在 5 到10 分钟内沉积 ${\\sim}1.5$ 纳米厚的层 (83)。毛细力也可用于将聚合物溶液拉过微流体通道，方法是将溶液液滴置于流体入口处，然后旋转基底以移除溶液，这样就能将聚合物溶液拉过微流体通道。  \n\n\\~1.2 纳米厚的层可在 2 分钟内沉积完成（84）。基于毛细作用力的流体分层很容易实现，因为毛细作用不需要外部活性成分，但不适合体积较大或需要动态控制流速的情况。  \n\n流体设备和灌注室还可用于实现特定区域的流体分层，或在更复杂的三维结构上进行流体组装。例如，复杂的自动化微流体设备可用于并行流化数百个层，利用帽状流动和真空来填充和排空多个通道（85）。这样就能使用少量材料对薄膜库进行高通量筛选，因为只需要一个液滴就能填满一个微通道。通过在基底上粘贴一个几何腔室，然后将溶液流过腔室和基底，可在基底上涂布特定区域的薄膜（80）。灌注室可用于在复杂的三维基底上进行流体分层，如敏感的生物基底（如动脉），这些基底在分层过程中必须始终保持水合状态（86）。同样，灌注室也可用于容纳含有固定颗粒的琼脂糖，以进行流体组装（87）。这种技术不仅能沉积聚合物，还能沉积较大的货物，如金纳米颗粒或脂质体，并能产生与标准离心组装法预制的薄膜厚度几乎相同的薄膜（87）。  \n\n真空通常与其他组装技术（如喷雾组装）一起使用，或用于将溶液从流体通道中重新移出，但也可用研于究在审宏查 观流体型组装中形成多层，尤其是在气凝胶等非普通基质上。气凝胶可通过真空装配进行功能化，方法是将导电聚合物、生物分子或碳纳米管溶液从顶部浇入气凝胶，然后用真空将这些溶液向下抽吸。  \n\n88）。真空组装还可用于沉积材料，如还原氧化石墨烯，否则会对形成均匀的多层造成挑战（89）。对于微粒基底，可使用孔径小至 200 纳米的分离过滤器进行无离心分层（21，90）。真空并不适用于所有敏感模板；然而，对于包括乳液（91）、细胞小体（92）或碳酸钙纳米线（93）在内的模板颗粒，轻微真空（约 100 毫巴）可促进分层过程（21）。使用优化程序在组装过程中损失的颗粒不到 $3\\%$ ，远远低于基于计算饱和度的方法（可能损失约 $50\\%$ ）或基于离心的方法（在层数较高时可能损失超过$80\\%$ ）（21）。这种过滤-真空组合装配技术产生的膜层厚度约为 1.3 纳米，表面粗糙度约为 5 至 10 纳米，与通过离心装配制备的膜层相似（94）。细胞胰岛涂层的过滤装置也实现了自动化，使用回馈回路将液体从再作用室抽空，从而将人工处理时间减少了约 $60\\%$ （95）。  \n\n与真空装配一样，流体装配并不局限于平面基底，它是在颗粒基底上进行无离心装配的可行替代方法（96-98）。许多流体组装方法都是对乳液或液晶进行涂层，因为这些材料在流体学领域研究得很透彻。一般来说，涂层和洗涤溶液通过使用小于颗粒的物理间隙偏离颗粒流，使流体垂直（96）或平行于颗粒流（97）进入。在平行流系统中进行流体组装时，需要使用较大的模板颗粒（直径约 50 毫米），因为可以使用固体柱以约 $45^{\\circ}$ 角将它们偏转到三股平行层流流（溶液 A、洗涤液和溶液 B）中，形成约 2 到 3 纳米的层厚（97）。类似的技术也可用于在 15 毫米的珠子上涂覆阿维丁和生物素，较高的偏转角度与失效率有很大的相关性，最佳角度为 $1^{\\circ}$ ，失效率几乎为零（99）。可以使用特定的几何形状来捕捉乳状液，而不是柱状液，以实现脂质层的流体组装  \n\n(98).在用聚合物涂覆脂质颗粒时，切向流过滤可用作一种快速透析，以去除多余的聚合物溶液（100）。为了给足够大和/或足够致密的颗粒涂层，可以使用基于流化床的装置。这样的组装速度比离心组装快八倍，生产的薄膜厚度也是离心组装的两倍（23）。在这种情况下，洗涤液或聚合物溶液提升颗粒的力量与重力沉积颗粒的力量相平衡，从而形成了一个流化床，洗涤液和聚合物溶液可以被推过颗粒。类似的装置也可用于在填料柱中对较大（大于100 毫米）的颗粒进行包衣，不过这些流化床需要  \n\n由于粒度较大，无需流化，而且可以利用重力而不是真空或泵驱动的流体力学原理将涂层和洗涤溶液拉过色谱柱 (1)。  \n\n在开发流体装配技术的过程中，引入了许多应用。许多应用，如改进的毛细管电泳，都是在毛细管内实现的（81）。流体组装技术还可用于设计复杂的流动模式，例如，只需改变毛细管壁的外涂层并通过电流产生流动，即可在同一毛细管中实现反向流动（82）。流体组装并不局限于平面基底：例如，可以在气凝胶上制备多层涂层，从而提高抗压强度、湿态超弹性、荧光和机械响应阻力，同时还能产生高电荷存储能力（88）。受损老化的猪主动脉可通过流体组件进行体外修复，以保护动脉免受不必要的血液凝固，并促进愈合（86）。同样，导管管道也可以涂上抗真菌多层膜，以防止堵塞（78）。涂有多层颗粒的层析珠可增加珠子的表面积，从而改善层析效果（1）。虽然流体组装通常是在较大的颗粒（直径数十或数百微米）上进行的，但较小的颗粒（直径约 5 毫米以下）也可以涂覆和装载功能性货物，通过将微流控技术与固定化技术相结合，实现潜在的药物输送应用（87）。乳液等脆弱的微粒基质也可以涂上脂质，利用流体组装技术生成合成细胞（98）。神经细胞可通过流体组装进行图案化（83），细胞胰岛可通过涂覆提高稳健性，从而实现体内移植（92、95）。流体组装是涂覆哺乳动物细胞等敏感颗粒基质的重要工具，使用其他技术可能会损坏这些基质，例如在离心组装处理过程中。  \n\n总之，流体组装提供了在其他方法不易触及的表面（如盖子内部）组装多层膜的方法，提供了特定区域图案化的新途径（如通过流体通道遮蔽表面），并提高了多层膜组装的工业能力（如通过薄膜组装并行化和减少试剂消耗）。虽然建立（微）流体系统所需的专用设备和专业知识会使流体组装的使用复杂化，但这些优势使其在许多应用中具有牵引力。",
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        "id": 16,
        "chunk": "# 大大小小的挑战  \n\n在过去的二十年里，LbL 组装在可用材料和基底方面经历了爆炸式的增长。如果将所有可用的不同装配技术结合在一起，我们就会明白为什么 LbL 装配技术在众多学科中都很普遍。尽管  \n\n尽管多层薄膜的工具箱非常丰富，但在研究环境之外产生广泛影响的多层薄膜却相对较少。工业应用的一个重点是确定可靠、可扩展和资源节约型的组装工艺，尽管这可能需要针对宏观基底和微观颗粒基底采取不同的方法。  \n\n对于宏观基底，改进的高产能保形涂料装配方法将发挥关键作用。浸入式和喷涂卷对卷装配具有工业相关性，但仅适用于柔性平面基底；因此，需要在可轻松扩展以涂覆大型或大量三维宏观基底的系统方面进行创新。同样，减少涂层过程中的材料浪费也非常重要，尤其是对于生物分子和定制聚合物等有价值的涂层材料。用于体内生物医学应用（如药物输送和组织工程）的薄膜面临的另一个挑战是确保产品的无菌性。通常是在使用前进行无菌处理（加热、紫外线照射、化学处理等），这会影响薄膜的特性和性能。最后，提高薄膜的可靠性和可重复性--例如，通过提高自动化程度和减少人工干预--对于扩展有关薄膜特性和组装技术的知识以及在实际应用中应用多层薄膜至关重要。  \n\n微粒子材料也面临着类似的挑战。一个关键的区别是，有几种微粒组装方法依赖于离心分离法，而离心分离法仍然难以扩大规模，也难以与干预最少的高通量组装相结合。此外，还需要对各种技术的产量和尺寸范围进行规定，因为这些细节往往无法确定。还需要研究主要在平面基底上研究的详细薄膜特性（如层间穿插、层密度、薄膜稳定性或响应性以及渗透性），以便进一步比较平面基底和微粒基底。总之，这些挑战都非同小可，需要集中力量加以克服；它们也并非 LbL 领域所独有。应对这些挑战的方法之一是继续保持开放的态度，在邻近领域和更遥远领域的新领域（有时甚至是意想不到的领域）寻找解决方案；这是 LbL 组装技术创新的基础。  \n\n机会：突破思维定式逐层组装是一项成熟的技术，在多个不同领域大有可为。迄今为止，这项技术的发展主要集中在利用研新究的审分查子 驱动力进行薄膜组装，从而能够使用一系列基底和层材料。然而，这一巨大潜力在很大程度上仍局限于小规模研究环境，需要技术和方法上的创新。尽管新技术层出不穷、  \n\n虽然许多技术都是最新发展的，但在利用不同技术的特殊优势进行特定应用以及开发新的和改进的技术方面，仍然存在尚未解决的难题。  \n\n尽管在建立新的组装技术方面已经开展了大量工作，但只有少数研究是针对所产生的材料特性（如分层、密度、粗糙度）而不是所使用的加工特性（如易于使用、节省材料和时间、降低参与度、批量更大）来选择特定的组装技术。例如，对于电导率非常重要的应用领域（如燃料电池和电池），浸入式组装薄膜的电导率可能优于喷射式组装薄膜，这可以用组成导电层材料的层间组织差异（互渗与分层）来解释（59）。相反，对于光学清晰度和/或润湿行为非常重要的应用，旋压组装可形成光滑、分层的薄膜，从而组装出具有良好水接触角的光学透明薄膜，而沉浸组装的薄膜可能是半透明的，并且由于形成粗糙、相互渗透的层，其接触角会随沉积层数的变化而急剧变化（图 3）（44）。然而，层结构只是为特定应用设计薄膜时需要考虑的关键薄膜特性之一。例如，与电磁组装相关的较高表面覆盖率和层密度可使电沉积酶薄膜具有比同类浸入式组装薄膜更高的酶活性（68）。当然，如果所需的薄膜成分不能分层，那么层结构和密度就无关紧要了，例如，在使用电荷密度低的材料（如还原氧化石墨烯）或接触表面积低的材料（如支化纳米线）时，这可能是一个问题。在这种情况下，脱墨和真空装配等技术可以使用其他技术难以分层的成分形成薄膜（8，89）。这些例子表明，明智地选择组装技术可以组装出新的和改进的薄膜。随着我们对不同技术及其相互比较的了解不断加深，我们也有机会利用这种洞察力来指导下一代 LbL 装配薄膜的开发。  \n\n值得注意的是，本文讨论的组装技术最初并不是为 LbL 组装而开发的，其他领域的交叉技术将继续在新的，甚至可能是革命性的发展中发挥重要作用。一个涉及工业规模分层的有趣例子是使用改装的洗车机在一辆全尺寸汽车上进行喷雾装配（101）。制药业长期使用的技术，如处理、提纯和浓缩药物的方法，可能会对生物医学产生变革性的影响。  \n\n同样，利用喷漆罐这样的日常用品也可以彻底改变装配方法。同样，利用喷漆罐等日常用品也能彻底改变装配方法，因为它们基本上结合了脱脂和喷涂装配技术，可快速完成特定区域的装配，几乎没有材料浪费，也没有清洗步骤。现有装配技术之间的其他组合也有助于加快装配过程并使之自动化。按照这种思路，颗粒基底上的组装技术预计将继续整合固定化方法，因为它们可以像处理平面基底一样处理低浓度的颗粒，从而使本文讨论的许多平面组装技术成为可能。另一种很有前景的颗粒基底方法是使用一种 \"海绵 \"从溶液中吸附多余的聚合物，从而无需将颗粒造粒。就未来的应用发展而言，了解多层薄膜与复杂自然环境（如人体（40）、户外或海水中的环境）之间的相互作用至关重要。其中一个重要方面可能是使用能够以协同方式复合不同多层膜优点的功能性基底。总之，LbL组装的前景是光明的，随着组装技术的黑匣子慢慢被揭开，创新和应用的巨大潜力将会被发现。",
        "category": " Results and discussion"
    },
    {
        "id": 17,
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        "chunk": "# 研究审查  \n\n91. A.V. Sadovoy, M. V. Kiryukhin, G. B. Sukhorukov、M.N. Antipina，包裹在聚电解质多层外壳中的水分散油滴的动力学稳定性。Phys.13, 4005-4012 (Phys.Chem.13, 4005-4012 (2011). doi: 10.1039/c0cp01762k;pmid: 21240391  \n92. J.T. Wilson等人，《多电解质多层薄膜的细胞表面工程》。J.Am.133, 7054-7064 (2011).133, 7054-7064 (2011). doi:10.1021/ja110926s; pmid: 21491937  \n93. T.T.Sasaki、M.Shimizu、Y.Wu、K.Sakurai，逐层沉积法制备壳聚糖衍生物/碳酸钙复合胶囊。J. Nanomater.2008, 1-8 (2008). Doi: 10.1155/2008/185632  \n94. S.Leporatti 等人，聚电解质纳米和微胶囊壁纹理的扫描力显微镜研究。doi: 10.1021/la991429a  \n95. J.J. M. Mets、J. T. Wilson、W. Cui、E. L. Chaikof，在可存活细胞聚集体上逐层组装聚电解质多层薄膜的自动化流程。Adv. Healthcare Mater.2, 266-270 (2013). doi:10.1002/adhm.201200148；PMID: 23184761  \n96. C.Priest 等人，用于微胶囊合成的液晶液滴上的微流体聚合物多层吸附。Lab Chip 8, 2182-2187 (2008). doi: 10.1039/b808826h；pmid: 19023485  \n97. C.Kantak, S. Beyer, L. Yobas, T. Bansal, D. Trau, 片上生成逐层聚电解质的 \"微流体弹球  \n\n微胶囊。Lab Chip 11, 1030-1035 (2011). C0LC00381F; PMID: 21218225  \n\n98. S.Matosevic, B. M. Paegel, 逐层细胞膜组装。 Nat.Chem.doi: 10.1038/ nchem.1765; pmid: 24153375  \n\n99. R.D. Sochol 等人，\"通过微柱阵列栏杆系统实现连续流逐层微珠功能化\"，《第 16 届国际微波会议论文集》，第 16卷，第 1 期，第 2 页。固态传感器、执行器和微系统（传感器 2011），北京，2011年 6 月 5 日至 9 日（美国电气与电子工程师学会）。和电子工程师协会，新泽西州皮斯卡塔韦，2011 年）、pp.1761-1764.  \n100. S.Hirsjärvi, Y. Qiao, A. Royere, J. Bibette, J.-P. Benoit,Layer-by-layer surface modification of lipid nanocapsules.  \n\nEur.J. Pharm.Biopharm.76, 200-207 (2010). doi: 10.1016/j.ejpb.2010.07.010; pmid: 20656028101. K.Ariga 等人，逐层纳米结构学：发明、创新和进化。Chem.Lett.DOI: 10.1246/CL.130987",
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        "chunk": "# 致谢  \n\n这项工作得到了澳大利亚研究理事会澳大利亚桂冠奖学金（FL120100030，授予 F.C.）和澳大利亚政府澳大利亚研究生奖（授予 M.B.）的支持。本研究还得到了澳大利亚研究理事会聚合生物纳米科学与技术卓越中心（项目编号：CE140100036）的支持。  \n\n10.1126/science.aaa2491",
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        "chunk": "# 以技术为驱动逐层组装纳米薄膜  \n\n约瑟夫-J-理查森、马蒂亚斯-比约恩马姆和弗兰克-卡鲁索  \n\nScience 348 (6233), aaa2491. DOI: 10.1126/science.aaa2491",
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        "chunk": "# 薄膜制造  \n\n多种材料薄膜的沉积对一系列材料制造工艺至关重要。逐层沉积工艺是将两种或两种以上的材料按顺序沉积在一起，使其物理结合在一起。Richardson 等人回顾了用于制造薄膜的一些技术和材料，包括连续浸涂、喷涂和电化学沉积。尽管这些方法用途广泛，可沉积的材料范围也很广，但由于工业规模的挑战，这些技术仍主要局限于实验室。但是，由于微调多层膜结构和性能的空间巨大，人们对扩大这些技术的使用范围很感兴趣。  \n\n科学》，本期 10.1126/science.aaa2491  \n\n文章工具  \n\nhttp://science.sciencemag.org/content/348/6233/aaa2491",
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