高分子的链状形态课件

高分子的链状形态本演示文稿旨在全面介绍高分子链的形态我们将深入探讨从理想链模型到真实链模型，再到高分子链的动态行为和聚集态结构等多个方面通过本演示，您将对高分子链的形态有一个清晰而深入的了解我们将介绍高分子材料在塑料、橡胶、生物医药等多个领域的应用引言高分子结构的重要性决定材料性能指导材料设计影响加工过程高分子的结构直接影响其物理和化学性通过调控高分子的链结构，可以实现对高分子的结构影响其加工性能，例如流质，例如强度、韧性、耐热性和溶解性材料性能的定制化设计，满足不同应用动性、结晶性和成型性优化结构可以了解结构是设计高性能材料的基础领域的需求例如，调整分子量可以控提高加工效率和产品质量制材料的强度和韧性高分子链结构概述一级结构1单体种类、序列和连接方式决定了高分子的基本化学性质，是高分子材料的基础二级结构2链段的局部空间排列，如螺旋、折叠等影响高分子的柔性和结晶性三级结构3整个链的空间构象，如线团、球状等决定高分子在溶液中的行为和材料的力学性能四级结构4多个链的聚集方式，如结晶、无定形等影响材料的整体性能，如强度和透明度理想链模型自由连接链定义特点假设链段之间没有相互作用，键易于数学处理，可以得到一些重长固定，键角和二面角可以自由要的统计量，如均方末端距但旋转这是一种简化模型，用于与真实链存在偏差，因为忽略了理解高分子链的基本统计性质链段之间的相互作用局限性忽略了键角约束、位阻效应和溶剂效应等因素，不能完全反映真实链的形态适用于稀溶液中分子量较低的高分子自由连接链的统计概率分布平均值涨落链的末端距服从高斯分链的末端距的平均值为链的末端距存在涨落，布，表明链的构象是随零，表明链的形状是各反映了链的动态行为机的高斯分布的宽度向同性的但均方末端涨落的大小与链的柔顺与链的尺寸有关距不为零，可以用来描性有关述链的尺寸均方末端距的计算数学公式，其中为链段数，为链段长度该公式表明均r^2=Nl^2N l方末端距与链段数成正比物理意义反映了链的平均尺寸，是描述高分子链大小的重要参数可以用来估计高分子链在溶液中的占有体积实验测量可以通过光散射、小角射线散射等实验方法测量均方末端距X实验结果可以用来验证理论模型的准确性回转半径的概念数学公式，对于理想链该公式2S^2=r^2/6表明回转半径小于均方末端距定义1链上每个链段到质心的距离平方的平均值可以用来描述链的尺寸，与均方末物理意义端距有关反映了链的紧密程度，回转半径越小，链越紧密可以用来比较不同链的尺寸3和形状特征比的定义定义1，其中为真实链的均方末端距，为理想链的均方末端距该比值反映了真实C∞=r^20/Nl^2r^20Nl^2链与理想链的偏差物理意义2反映了键角约束和位阻效应对链尺寸的影响特征比越大，链越刚硬实验测量3可以通过光散射、黏度等实验方法测量特征比实验结果可以用来评估理论模型的准确性真实链考虑键角的约束键角固定位阻效应溶剂效应真实链的键角不能自由旋转，存在一定链段之间存在排斥作用，阻止链的自由溶剂与链段之间存在相互作用，影响链的约束这使得链的柔顺性降低，尺寸旋转这进一步降低了链的柔顺性，使的构象良溶剂使链膨胀，不良溶剂使增大其更加伸展链收缩键角对链构象的影响降低柔顺性改变形状12键角约束限制了链的旋转自由特定的键角会导致链呈现特定度，使其更加刚硬这导致链的形状，例如螺旋或折叠这的尺寸增大，均方末端距增大影响了链的聚集行为和材料的性能影响结晶性3键角约束会影响链的结晶能力某些键角有利于链的规整排列，促进结晶；另一些键角则阻碍结晶位阻效应旋转异构定义链段之间的排斥作用导致链的旋转异构能垒升高，使得某些构象更加稳定影响了高1分子的柔性和结晶性顺式、反式、旁式2常见的旋转异构体包括顺式、反式和旁式不同异构体的能量不同，在链中出现的概率也不同影响性能3位阻效应影响了高分子的柔性和结晶性较大的位阻效应会导致链更加刚硬，结晶性降低旋转异构模型Trans Gauche+Gauche-旋转异构模型考虑了链段之间的相互作用，将链的旋转异构体分为不同的能级通过统计不同能级异构体的分布，可以计算链的平均尺寸和柔顺性旋转异构模型比自由连接链模型更接近真实链柔顺性参数统计链段定义物理意义影响性能将真实链等效为一系列可以自由连接的统统计链段越长，链越刚硬；统计链段越短柔顺性影响了高分子的结晶性、玻璃化转计链段每个统计链段包含若干个真实链，链越柔顺统计链段长度可以用来比较变温度和力学性能柔顺性越好，链越容段，其长度使得链的末端距与真实链相同不同链的柔顺性易结晶，玻璃化转变温度越低，韧性越好统计链段的长度反映了链的柔顺性库恩链段长度定义，其中为真实链的均方末端距，为链的b=r^20/L r^20L总长度库恩链段长度反映了链的刚硬程度物理意义库恩链段长度越长，链越刚硬；库恩链段长度越短，链越柔顺库恩链段长度可以用来比较不同链的柔顺性应用可以用来估计高分子链在溶液中的尺寸和形状可以用来预测高分子材料的性能持续链段长度物理意义持续链段长度越长，链越刚硬；持续链2段长度越短，链越柔顺持续链段长度定义可以用来比较不同链的柔顺性，其中为链上两lp=∫cosθsdsθs1点之间的切线方向的夹角，为两点之s间的距离持续链段长度反映了链的刚硬程度应用可以用来描述半柔性链的形态可以用3来预测高分子材料的性能溶剂对链构象的影响溶剂相互作用链的膨胀与收缩形态变化溶剂与链段之间的相互作用影响链的构象良溶剂中，溶剂分子会渗透到链的内部，溶剂可以改变链的形态，从无规线团到球良溶剂使链膨胀，不良溶剂使链收缩使链膨胀不良溶剂中，链段之间的吸引状形态的变化影响了高分子的溶解性、溶剂的选择对高分子材料的性能至关重要力大于溶剂与链段之间的吸引力，使链收黏度和结晶性缩良溶剂与不良溶剂良溶剂不良溶剂选择标准溶剂与链段之间的相互作用力强于链段溶剂与链段之间的相互作用力弱于链段选择溶剂时需要考虑溶剂的极性、分子之间的相互作用力链在良溶剂中会膨之间的相互作用力链在不良溶剂中会量和毒性等因素理想的溶剂应该具有胀，形成较为松散的结构，有利于溶解收缩，形成较为紧密的结构，不利于溶良好的溶解能力、较低的毒性和较高的解稳定性理论Flory-Krigbaum理论基础1该理论考虑了排除体积效应和溶剂效应，用于描述真实链在溶液中的行为该理论可以预测链的尺寸和形状关键参数2参数描述了溶剂与链段之间的相互作用为良溶剂，为溶剂，χχ

0.5χ=

0.5θχ为不良溶剂

0.5应用3可以用来预测高分子链在不同溶剂中的尺寸和形状可以用来设计高分子材料的溶解和分散过程排除体积效应定义物理意义链段不能占据同一空间，因此链反映了链段之间的排斥作用排的构象受到限制这使得链的尺除体积越大，链越伸展排除体寸增大，均方末端距增大排除积效应与溶剂的性质有关体积效应在高分子溶液中起重要作用影响性能排除体积效应影响了高分子的溶解性、黏度和结晶性较大的排除体积会导致链更易溶解，黏度更高，结晶性降低高分子链的尺寸膨胀膨胀系数，其中为真实链的均方末端距，为理想链的均方末端α=r^2/r^20r^2r^201距膨胀系数反映了链的膨胀程度物理意义2膨胀系数大于，表明链在良溶剂中膨胀；膨胀系数小于，表明链在不良11溶剂中收缩；膨胀系数等于，表明链在溶剂中1θ影响性能3尺寸膨胀影响了高分子的溶解性、黏度和结晶性较大的膨胀系数会导致链更易溶解，黏度更高，结晶性降低溶剂条件θ物理意义在溶剂中，排除体积效应消失，链的2θ定义尺寸与分子量的平方根成正比溶剂θ是研究高分子链基本性质的重要条件在特定的温度下，溶剂与链段之间的相1互作用力恰好抵消链段之间的相互作用力，使得链的行为类似于理想链该温度称为温度，该溶剂称为溶剂θθ应用可以用来确定高分子链的分子量可以3用来研究高分子链的构象和动态行为点的物理意义θ排除体积效应消失链的行为类似于理想链链的尺寸与分子量的平方根成正可以用来确定高分子链的分子量比是研究高分子链基本性质的重要可以用来研究高分子链的构象和条件动态行为高分子链的动态行为运动模式1链的运动模式包括链段的局部运动、链的整体运动和链的蠕动这些运动模式影响了高分子的流变性质和扩散性质时间尺度2链的动态行为发生在不同的时间尺度上链段的局部运动发生在皮秒级别，链的整体运动发生在纳秒级别，链的蠕动发生在微秒级别影响因素3链的动态行为受到分子量、温度、溶剂和浓度的影响分子量越大，温度越低，溶剂越差，浓度越高，链的运动越慢模型自由排水Rouse模型假设预测结果局限性假设链段之间没有相互作用，链段与溶剂该模型预测链的扩散系数与分子量的倒数忽略了链段之间的相互作用和溶剂效应，之间的摩擦系数相等，链的运动不受其他成正比，黏度与分子量的平方根成正比不能完全反映真实链的动态行为适用于链的影响该模型适用于稀溶液中分子量与实验结果存在偏差，因为忽略了链段之稀溶液中分子量较低的高分子较低的高分子间的相互作用和溶剂效应模型非自由排水Zimm模型假设预测结果局限性考虑了链段之间的相互作用和溶剂效应该模型预测链的扩散系数与分子量的未能完全考虑链的缠结效应，不能准确-，假设链段与溶剂之间的摩擦系数与链次方成正比，黏度与分子量的描述浓溶液中高分子的动态行为

0.

5880.8段的密度有关该模型适用于稀溶液中次方成正比与实验结果较为吻合，但分子量较高的高分子仍存在偏差高分子链的蠕动定义管状模型扩散系数高分子链在缠结网络中将高分子链限制在一个蠕动运动导致高分子链沿自身链方向的运动假想的管子中，链只能的扩散扩散系数与分这是高分子链在浓溶液在管子中蠕动管状模子量的次方成正比-2和熔体中的主要运动模型是描述高分子链蠕动扩散系数可以通过实验式蠕动运动是高分子运动的有效工具测量，也可以通过理论材料流变性质的基础计算扩散系数的测量方法常用的扩散系数测量方法包括动态光散射、脉冲场梯度核磁共振和荧光恢复后扩散不1同的方法适用于不同的分子量和浓度范围原理动态光散射测量的是链的布朗运动引起的散射光强度的涨落脉冲场梯度核2磁共振测量的是链在磁场梯度下的位移荧光恢复后扩散测量的是荧光分子在光漂白区域的恢复速度应用3扩散系数可以用来研究高分子链的动态行为可以用来预测高分子材料的流变性质和混合行为黏度的概念定义影响因素描述流体抵抗流动的能力黏度黏度受到分子量、温度、溶剂和越大，流体越难流动黏度是高浓度的影响分子量越大，温度分子材料的重要流变性质越低，溶剂越差，浓度越高，黏度越大测量方法常用的黏度测量方法包括毛细管黏度计、旋转黏度计和落球黏度计不同的方法适用于不同的黏度范围固有黏度定义[η]=limc→0η-η0/η0c，其中η为溶液的黏度，η0为溶剂的黏度，c为溶液的浓度固有黏度反映了高分子链对溶液黏度的贡献物理意义固有黏度越大，高分子链对溶液黏度的贡献越大固有黏度与链的尺寸和形状有关应用可以用来估计高分子链的分子量可以用来研究高分子链的构象和动态行为方程Mark-Houwink其中为固有黏度，为分子量[η]=KM^a[η]M，和为常数方K aMark-Houwink程描述了固有黏度与分子量之间的关系和的值取决于高分子种类、溶可以通过实验测量得到K aMark-剂和温度方程是利用黏度法测定Houwink分子量的基础分子量与黏度的关系Molecular WeightViscosity分子量越大，黏度越高这是因为分子量越大，链越长，链之间的缠结越多，抵抗流动的能力越强分子量与黏度的关系是高分子材料流变性质的基础高分子链的缠结定义1高分子链在浓溶液和熔体中相互交织，形成缠结网络缠结网络限制了链的运动，影响了高分子材料的流变性质和力学性能缠结密度2描述缠结网络的紧密程度缠结密度越大，链的运动越困难，材料的黏度越高，强度越高，韧性越差影响性能3缠结影响了高分子的流变性质和力学性能缠结越多，材料的黏度越高，强度越高，韧性越差缠结分子量物理意义反映了链的柔顺性和链段之间的相互作2用缠结分子量越小，链越柔顺，链段定义之间的相互作用越强链之间发生有效缠结所需的最小分子量1缠结分子量是描述高分子链缠结行为的重要参数分子量小于缠结分子量时应用，链之间基本不发生缠结可以用来预测高分子材料的流变性质和力学性能可以用来设计高分子材料的3加工工艺管状模型模型假设模型预测应用将高分子链限制在一个假想的管子中，该模型预测链的应力松弛时间与分子量可以用来预测高分子材料的流变性质和链只能在管子中蠕动管子的直径与缠的三次方成正比与实验结果较为吻合力学性能可以用来设计高分子材料的结分子量有关管状模型是描述高分子管状模型是高分子物理学的重要理论加工工艺链蠕动运动的有效工具链爬运动定义物理意义影响性能高分子链通过蠕动逐渐逃离管子的过程链爬运动反映了链的动态行为和缠结网络链爬运动影响了高分子的流变性质和力学链爬运动是高分子链松弛的主要方式链的拓扑结构链爬运动的时间尺度决定了性能链爬运动越快，材料的黏度越低，爬运动的时间尺度与分子量的三次方成正高分子材料的流变性质和力学性能强度越低，韧性越好比高分子链的结晶定义影响因素高分子链规整排列形成晶区的过结晶受到分子量、链规整性、冷程结晶度越高，材料的强度越却速率和外场的影响分子量越高，模量越高，但韧性越差结小，链规整性越高，冷却速率越晶是高分子材料的重要性质慢，外场越强，结晶度越高测量方法常用的结晶度测量方法包括差示扫描量热法、广角射线衍射和密度法X不同的方法适用于不同的结晶度范围晶区的形成成核高分子链开始规整排列，形成晶核晶核的形成是结晶的起始步骤晶核的密度影响了结晶的速率和晶区的大小生长高分子链不断加入晶核，晶区逐渐长大生长速率受到链的扩散速率和排列速率的影响生长速率决定了晶区的形态和尺寸完善晶区内部的缺陷逐渐减少，晶区的规整性提高完善过程受到链的蠕动和重排的影响完善程度决定了晶区的稳定性和性能片晶的结构高分子链折叠排列形成厚度约为的薄片状晶体10nm链的折叠方向垂直于片晶表面片晶表面存在无定形区片晶是高分子结晶的基本单元影响了高分子材料的力学性能和光学性能球晶的结构形成过程晶核形成后，片晶从晶核向外生长，同2时发生分枝和扭曲，形成球状结构球定义晶的生长速率受到链的扩散速率和排列速率的影响由多个片晶径向排列形成的球状晶体1球晶是高分子材料中常见的晶体形态影响因素球晶的大小和形态影响了材料的光学性能和力学性能球晶的大小和形态受到分子量、链规整性、冷却速率和外场的影响分子量越3小，链规整性越高，冷却速率越慢，外场越强，球晶越小结晶度对性能的影响强度模量韧性结晶度越高，材料的强结晶度越高，材料的模结晶度越高，材料的韧度越高晶区可以有效量越高晶区可以有效性越差晶区的存在会地传递应力，提高材料地抵抗变形，提高材料阻碍链的运动，降低材的抗拉强度和屈服强度的刚度和硬度料的抗冲击强度和断裂伸长率液晶高分子定义种类应用在一定温度范围内，既具有液体的流动根据链的排列方式，液晶高分子可以分液晶高分子广泛应用于显示器、光存储性，又具有晶体的有序性的高分子液为向列相、胆甾相和近晶相不同的液和高性能材料等领域液晶显示器是液晶高分子具有独特的性能，例如高强度晶相具有不同的光学性质和流变性质晶高分子最重要的应用之

一、高模量和低黏度液晶相的种类向列相1链的取向方向一致，但位置无序向列相具有较高的流动性和光学各向异性胆甾相2链的取向方向呈螺旋状排列胆甾相具有独特的旋光性和选择反射特性近晶相3链的取向方向一致，且位置呈层状排列近晶相具有较高的有序性和较低的流动性向列相、胆甾相、近晶相向列相链的取向方向一致，但位置无序，具有较高的流动性和光学各向异性胆甾相链的取向方向呈螺旋状排列，具有独特的旋光性和选择反射特性近晶相链的取向方向一致，且位置呈层状排列，具有较高的有序性和较低的流动性高分子链的聚集态结构晶区1高分子链规整排列形成的区域，具有较高的密度和强度晶区的存在提高了材料的强度和模量，但降低了韧性无定形区2高分子链无规排列形成的区域，具有较低的密度和强度无定形区的存在提高了材料的韧性和弹性，但降低了强度和模量界面区3晶区和无定形区之间的过渡区域，其结构和性能介于两者之间界面区的存在影响了材料的整体性能无定形区定义玻璃化转变影响性能高分子链无规排列形成的区域，具有较低无定形区在一定温度下会发生玻璃化转变无定形区的含量和结构影响了高分子材料的密度和强度无定形区的存在提高了材，从高弹态转变为玻璃态玻璃化转变温的韧性、弹性、耐热性和耐候性增加无料的韧性和弹性，但降低了强度和模量度是描述无定形区性质的重要参数定形区的含量可以提高材料的韧性和弹性微区相分离定义驱动力形态在多组分高分子体系中，不同组分在高不同组分之间的不相容性是微区相分离微区相分离的形态包括层状、柱状和球分子链尺度上发生分离，形成微小的相的驱动力降低界面能可以促进微区相状不同的形态具有不同的性能层状区微区相分离可以改善高分子材料的分离结构可以提高材料的阻隔性，柱状结构性能可以提高材料的导电性，球状结构可以提高材料的韧性高分子共混物的相容性定义1两种或多种高分子混合后形成均一相的能力相容性好的高分子共混物具有优异的性能相容性差的高分子共混物会发生相分离，导致性能下降影响因素2高分子链的化学结构、分子量和分子间作用力影响了相容性相似的化学结构和较小的分子量有利于提高相容性改善方法3添加相容剂、共聚或互穿网络可以改善高分子共混物的相容性相容剂可以降低界面能，促进组分之间的混合增容剂的作用改善分散性增容剂可以改善分散相在连续相中的分2散性，防止分散相的团聚提高材料的均一性和性能降低界面能1增容剂可以降低不同组分之间的界面能，促进组分之间的混合增容剂通常是提高相容性具有两亲结构的高分子增容剂可以提高不同组分之间的相容性，改善材料的力学性能和热性能增容3剂在高分子共混物中起着桥梁的作用高分子链的表面性质表面张力接触角表面吸附高分子材料表面分子间作用力不平衡引起液体在固体表面上的接触角反映了固体的高分子链在固体表面上的吸附行为表面的收缩趋势表面张力影响了材料的润湿润湿性接触角越小，润湿性越好接触吸附影响了材料的黏附性、摩擦性和生物性、黏附性和摩擦性表面张力可以通过角可以通过实验测量相容性表面吸附可以通过实验测量，也实验测量，也可以通过理论计算可以通过理论计算表面张力定义影响因素测量方法高分子材料表面分子间作用力不平衡引高分子链的化学结构、分子量和温度影常用的表面张力测量方法包括悬滴法、起的收缩趋势表面张力是描述高分子响了表面张力表面能越低，材料越容板法和环法不同的Wilhelmy DuNoüy材料表面性质的重要参数表面张力影易润湿方法适用于不同的表面张力范围响了材料的润湿性、黏附性和摩擦性接触角定义液体在固体表面上的接触角反映了固体的润湿性接触角越小，润湿性越好接触角可以通过实验测量影响因素固体表面的粗糙度、化学成分和温度影响了接触角表面能越低，接触角越大，润湿性越差应用接触角可以用来评价高分子材料的润湿性、黏附性和生物相容性接触角在涂料、胶黏剂和生物医用材料等领域具有重要应用高分子吸附定义高分子链在固体表面上的附着过程吸附量是指单位面积固体表面上吸附的高分子链的1质量吸附量可以通过实验测量影响因素2高分子链的化学结构、分子量、溶剂和固体表面的性质影响了吸附行为相似的化学结构和较小的分子量有利于提高吸附量应用高分子吸附在胶黏剂、涂料、生物医用材料和纳米复合材料等领3域具有重要应用吸附行为影响了材料的黏附性、稳定性和生物相容性高分子链的应用聚合物材料塑料广泛应用于包装、电子、汽车和建筑等领域，例如聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯橡胶广泛应用于轮胎、密封件和减震器等领域，例如天然橡胶、丁苯橡胶和硅橡胶纤维广泛应用于纺织、服装和工业等领域，例如聚酯纤维、尼龙纤维和腈纶纤维塑料、橡胶、纤维塑料橡胶纤维具有可塑性，可以通过具有高弹性，可以承受具有细长、柔软和可纺模塑、挤出和压延等方较大的变形橡胶具有性等特点，可以织成各法加工成各种形状塑耐磨、耐油和耐候等优种纺织品纤维具有强料具有轻质、耐腐蚀和点，广泛应用于轮胎、度高、吸湿性和透气性绝缘等优点，广泛应用密封件和减震器等领域等优点，广泛应用于服于各个领域装、家纺和工业等领域高分子链的应用生物医用材料定义种类用于诊断、治疗、修复或替代人常用的生物医用材料包括聚乳酸体组织或器官的高分子材料生、聚乙醇酸、聚己内酯和聚乙二物医用材料需要具有良好的生物醇不同的材料适用于不同的应相容性、生物降解性和力学性能用领域应用生物医用材料广泛应用于药物缓释系统、组织工程支架、人工器官和医用植入体等领域生物医用材料是医学领域的重要组成部分药物缓释系统定义种类应用利用高分子材料控制药物释放速率的系常用的药物缓释系统包括微球、纳米粒药物缓释系统广泛应用于肿瘤治疗、心统药物缓释系统可以延长药物的作用、脂质体和水凝胶不同的系统具有不血管疾病治疗和糖尿病治疗等领域药时间，减少给药频率，提高药物的疗效同的药物释放机制物缓释系统是药物递送领域的重要发展，降低药物的副作用方向生物相容性材料定义1与生物体组织或细胞接触时，不引起不良反应的材料生物相容性是生物医用材料的基本要求良好的生物相容性可以保证材料在体内的安全性和有效性评价方法2常用的生物相容性评价方法包括细胞毒性试验、溶血试验、炎症反应试验和免疫反应试验不同的试验评价材料的不同方面的生物相容性改善方法表面修饰、添加生物活性分子和选择合适的材料可以改善生物3相容性表面修饰可以改变材料表面的性质，减少蛋白质的吸附高分子链的研究前沿自组装刺激响应性高分子生物降解高分子高分子链通过分子间作用力自发形成有序能够对外界刺激（例如温度、、光和磁能够在自然环境中降解的高分子生物降pH结构的过程自组装可以用于制备纳米结场）产生响应的高分子刺激响应性高分解高分子可以用于制备环保材料和生物医构材料和功能材料自组装是高分子科学子可以用于制备智能材料和传感器刺激用材料生物降解高分子是高分子科学的的重要研究方向响应性高分子是高分子科学的重要研究方重要研究方向向新型高分子结构星型高分子具有多个链臂从中心向外延伸的结构，2具有独特的流变性质和自组装行为，广超支化高分子泛应用于药物递送和纳米材料等领域具有高度支化的三维结构，具有低黏度

1、高溶解性和易功能化等特点，广泛应梳型高分子用于涂料、胶黏剂和生物医用材料等领域具有主链和侧链的结构，可以通过改变主链和侧链的结构来调控材料的性能，3广泛应用于表面活性剂和润滑剂等领域自组装定义高分子链通过分子间作用力自发形成有序结构的过程自组装是制备纳米结构材料和功能材料的有效方法自组装是高分子科学的重要研究方向驱动力分子间作用力，例如氢键、静电作用、堆积和疏水作用π-π不同的作用力可以驱动不同类型的自组装结构应用自组装可以用于制备纳米线、纳米管、纳米片和纳米球等纳米结构材料自组装可以用于制备药物递送系统、传感器和催化剂等功能材料。