KR20200054170A - 복합적인 블록 코폴리머 아키텍처의 다공성 재료 - Google Patents

복합적인 블록 코폴리머 아키텍처의 다공성 재료 Download PDF

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Abstract

복합적인 블록 코폴리머 아키텍처를 가진 자기-조립 다공성 블록 코폴리머 재료들, 이의 제조방법들, 이를 이용한 분리 및 검출 용도들 및 이를 사용한 장치들이 개시된다. 상기 다공성 재료들은 매크로, 메조 또는 마이크로 포어들 중 하나 이상을 함유하고, 상기 포어들의 적어도 일부는 이소포러스이며, 둘 이상의 화학적으로 구별되는 블록들을 가진 블록 코폴리머 또는 블록 코폴리머들을 포함하고, 상기 블록 코폴리머는 블록들 내에 또는 블록들 사이의 다수의 구별되는 모노머들, 분지, 가교 또는 고리 아키텍처들과 같은 복합적인 아키텍처를 더 포함한다.

Description

복합적인 블록 코폴리머 아키텍처의 다공성 재료
관련 특허 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2017년 7월 25일자로 출원된 미국 가출원 번호 62/536,835호, 2017년 9월 28일자로 출원된 미국 가출원 번호 62/564,669호 및 2018년 2월 2일자로 출원된 미국 가출원 번호 62/625,633호에 대한 우선권을 주장하며, 이들 내용 전체가 본 출원에 참조로서 통합된다.
기술분야
본 발명은 복합적인 블록 코폴리머 아키텍처(architecture)를 갖는 블록 코폴리머를 포함하는 다공성 재료, 상기 재료들의 제조 방법, 상기 재료들의 용도들 및 용도들을 위한 상기 재료들을 포함하는 장치들에 관한 것이다.
블록 코폴리머들이 자기-조립하는 능력은 그들의 가장 매력적인 특징들 중 하나이다. 블록 코폴리머들의 자기-조립 거동은 상이한 세그먼트들(블록들)의 양립 불가능성으로부터 유래하며 디믹싱(demixing)을 야기한다. 블록들 사이의 공유결합들 및 블록 코폴리머 세그먼트들의 나노스케일의 크기로 인해, 블록들은 거시적/벌크로 디믹스 되기보다는 나노상으로 분리될 수 있다. 블록 코폴리머들의 명확한 구조와 결부된 이러한 나노상 분리는 명확한 나노스케일의 특성들을 형성하는데 이용될 수 있다. 블록 코폴리머들의 자기-조립은 다공성 재료들을 생성하는데 사용될 수 있으며, 여기서 포어들은 약 1-200 nm 정도이다. 이러한 다공성 재료들은 기체와 액체의 분리 및 리소그래피를 포함하는 어플리케이션에 사용된다.
다양한 기술들이 당업계에 공지되어 있으며, 예를 들면 다음과 같다: 미국 특허 7,056,455 B2, U.S. 8,939,294, U.S. 6,592,764 B1, U.S. 2011/0130478 A1, U.S. 2013/0129972 A1, U.S. 8,206,601 B2, U.S. 9,441,078 B2, U.S. 9,169,361 B1, U.S. 9,193,835 B1, U.S. 9,469,733 B2, U.S. 9,162,189 B1, U.S. 2016/319158 A1, U.S. 2009/0173694, U.S. 9,527,041
종래에는, 블록 코폴리머 자기-조립을 위해, 표준 선형 블록 코폴리머들 및 각각의 블록 내에 또는 인접한 단일 화학/배치(configuration)/구조가 구상된다. 따라서, 자기-조립은 단일 화학/배치/구조를 갖는 블록 코폴리머들의 선형 배열의 외부에 기술되거나 도시되지 않는다. 그러나, 하기에서 논의되는 본 발명의 일 측면에서, 비선형 블록 배열을 갖는 복합적인 블록 및 코폴리머 아키텍처, 즉 하나 이상의 블록 내에 또는 하나 이상의 블록에 인접해서 한 종을 초과하는 화학/배치/구조를 갖는 아키텍처는 자기-조립으로부터 명확한 최종 다공성 구조들을 얻을 것이다. 코폴리머의 하나 이상의 블록 내에 또는 인접한 복합적인 아키텍처는 화학적 성질, 물리적 성질들 및 자기-조립 거동의 조정을 가능하게 한다.
개요
본 발명은 다공성 자기-조립 블록 코폴리머 재료들을 포함한다. 포어들 중 일부는 실질적으로 좁은 포어 직경 분포를 갖는 "이소포러스(isoporous)"이다. 자기-조립 이소포러스 재료들은 복합적인 블록 구조 또는 복합적인 블록 아키텍처를 갖는 블록 코폴리머들로 이루어진다. 이와 관련하여, "복합적인" 블록 구조 또는 폴리머 아키텍처는 하나 이상의 블록 내에 또는 블록들에 인접해서 한 종을 초과하는 모노머, 화학, 배치 또는 구조를 의미한다. 상이한 블록 코폴리머 출발 재료들의 조합은 본 발명의 또 다른 복합적인 아키텍처이다. 복합적인 블록 및 블록 코폴리머 아키텍처들은 다공성 재료들의 화학적 성질, 물리적 성질 및 자기-조립 성질들을 조정하는데 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 복합적인 블록 구조 또는 복합적인 블록 코폴리머 아키텍처를 사용하여 다공성 자기-조립 블록 코폴리머 재료를 제조하는 방법을 포함한다. 상기 방법은 하나 이상의 용매에 복합적인 블록 코폴리머 재료들을 용해시키는 단계, 상기 용매의 적어도 일부를 증발시키는 단계 및 상기 재료를 하나 이상의 비용매에 노출시키는 단계를 포함한다. 일 구현예에서, 상기 비용매의 적어도 일부는 화학 용매에 혼화가능하고 BCP의 적어도 일부는 상기 비용매에 혼화불가능하다.
또한, 본 발명은 분리를 위해 센서로서 또는 다른 장치들의 구성 요소들로서 이소포러스 자기-조립 블록 코폴리머 재료들을 사용하는 것을 포함한다.
도면 1은 본 발명에 따른 상이한 복합적인 블록 아키텍처 재료들에 대응하는 도 1a (10), 도 1b (20), 도 1c (30), 도 1d (40), 도 1e (50), 도 1f (60), 도 1g (70), 도 1h (80) 및 도 1i (90) 각각의 상이한 복합적인 블록 아키텍처들의 개략도이다. 도면 1에서, 상이한 방식의 음영 및/또는 선(예를 들어, 실선, 점선)은 배치적, 구조적 또는 화학적으로 구별되는 영역을 나타낸다.
도면 2는 본 발명에 따른 도 2a (100), 도 2b (110), 도 2d (120), 도 2e (130) 및 도 2c (140)의 다양한 블록 코폴리머 아키텍처 재료들을 도시한다. 상이한 방식의 음영 및/또는 선(예를 들어, 실선, 점선)은 배치적, 구조적 또는 화학적으로 구별되는 영역을 나타낸다.
도면 3은 본 발명에 따른 도 3a (150), 도 3b (160), 도 3c (170) 및 도 3d (180)의 다양한 블록 코폴리머 아키텍처 재료들을 도시한다. 상이한 방식의 음영 및/또는 선(예를 들어, 실선, 점선)은 배치적, 구조적 또는 화학적으로 구별되는 영역을 나타낸다.
도면 4는 본 발명에 따른 도 4a (200), 도 4b (210), 도 4c (220), 도 4d (230), 도 4e (240) 및 도 4f (250)의 다양한 블록 코폴리머 아키텍처 재료들을 도시한 것이다. 상이한 방식의 음영 및/또는 선(예를 들어, 실선, 점선)은 배치적, 구조적 또는 화학적으로 구별되는 영역을 나타낸다.
도면 5는 본 발명에 따른 스타 블록 코폴리머의 합성을 개략적으로 나타낸 것이다. 다관능성 개시제 및 8개의 팔 각각의 제1 블록(260)이 성장하여 스타 폴리머(270)을 형성한다(도 5a); 스타 폴리머(270)에 대한 제2 모노머 첨가(단계 300)는 디블록 스타 구조(280)을 형성하는 제2 블록(305)를 생성한다(도 5b); 제3 모노머 첨가(단계 310)는 제3 블록(320)을 생성하여 각각의 팔이 3개의 상이한 블록들을 포함하는 스타 폴리머(330)를 생성한다(도 5c). 상이한 방식의 음영 및/또는 선(예를 들어, 실선, 점선)은 배치적, 구조적 또는 화학적으로 구별되는 영역을 나타낸다.
도면 6은 A) 자기-조립된 이소포러스 폴리(이소프렌-b-스티렌-b-4-비닐피리딘)(ISV) 재료(비교예), B) 자기-조립된 이소포러스 ISV/폴리(이소프렌-b-스티렌-b-2-하이드록시에틸 메타크릴레이트)(ISH) 재료(ISV:ISH 중량비는 9:1) 및 C) 자기-조립된 다공성 ISV/ISH 재료(ISV:ISH 중량비는 6:4)의 주사전자현미경 이미지를 나타낸다.
도면 7은 폴리(스티렌-b-4-비닐피리딘) 및 폴리(이소프렌-b-스티렌-b-4-비닐피리딘)을 포함하는 자기-조립된 이소포러스 재료의 주사전자현미경 이미지를 나타낸다.
도면 8은 폴리(이소프렌-b-스티렌-b-2-비닐피리딘-랜덤-4-비닐피리딘)을 포함하는 자기-조립된 이소포러스 재료의 주사전자현미경 이미지를 나타낸다.
도면 9는 폴리(이소프렌-b-스티렌-b-2-비닐피리딘-b-2-비닐피리딘-랜덤-4-비닐피리딘)을 포함하는 자기-조립된 이소포러스 재료의 주사전자현미경 이미지를 나타낸 것으로, 상기 2-비닐피리딘 "블록"은 단지 몇 개의 모노머 유닛들의 짧은 접합 블록이다.
도면 10은 폴리(이소프렌-b-스티렌-랜덤-이소프렌-b-4-비닐피리딘)을 포함하는 자기-조립된 이소포러스 재료의 주사전자현미경 이미지를 나타낸다.
도면 11은 복합적인 아키텍처를 포함하는 하나 이상의 BCP를 포함하는 자기-조립된 이소포러스 재료(350)를 포함하는 분리 장치의 개략도를 도시한다. 상기 장치는 분리될 매질을 위한 주입구(340) 및 분리된 매질이 나가기 위한 배출구(360)을 포함한다.
도면 12는 복합적인 아키텍처를 포함하는 하나 이상의 BCP를 포함하는 자기-조립된 이소포러스 재료(350)를 포함하는 센서 장치의 개략도를 도시한다. 상기 장치는 분리될 매질을 위한 주입구(340) 및 분리된 매질이 나가기 위한 배출구(360)뿐만 아니라 관심 분석물을 검출하기 위한 전극과 같은 센서(370)을 포함한다. 또한 직교류(crossflow) 배치에 사용하기 위한 선택적 잔류물 포트(345)가 도시된다.
도면 13은 폴리(이소프렌-b-스티렌-b-4-비닐피리딘)-OH를 포함하는 자기-조립된 이소포러스 재료의 주사전자현미경 이미지를 나타낸다. 또한 직교류 배치에 사용하기 위한 선택적 잔류물 포트(345)가 도시된다.
본 발명은 복합적인 블록 코폴리머 아키텍처를 갖는 블록 코폴리머 또는 블록 코폴리머들(BCPs)을 포함하는 다공성 재료에 관한 것으로, 여기서 포어(pore)들의 적어도 일부는 이소포러스(실질적으로 좁은 포어 직경 분포를 갖는 것)이다. 구체적으로, 상기 블록 코폴리머 아키텍처는 각 블록 내에 또는 블록들에 인접해서 단일 모노머/화학/배치/구조를 갖는 선형 블록 코폴리머들에 제한되지 않는다. 블록 코폴리머의 비호환성 세그먼트들이 별개의 도메인들로 상 분리(자기-조립)되고 이소포어(isopore)들을 포함하는 다공성 블록 코폴리머 재료들을 생성하도록 처리될 수 있는 임의의 블록 코폴리머 아키텍처/토폴로지(topology)가 본 발명에 적합하다. 상기 재료들을 제조하는 방법은 복합적인 아키텍처를 갖는 하나 이상의 블록 코폴리머를 포함하는 다공성 재료들을 생성하는 한 가지 방법을 제공한다. 상기 복합적인 아키텍처/토폴로지는 자기-조립 공정중에 폴리머 시스템 내에 존재한다. 복합적인 블록 및 블록 코폴리머 아키텍처들은 메조포러스(mesoporous) 재료들의 화학적, 물리적 성질들 및 자기-조립 성질들을 조정하는데 사용될 수 있다.
용어 "블록 코폴리머"의 전형적인 용법은 2개 이상의 선형 세그먼트 또는 "블록들"을 포함하는 가장 단순한 블록 코폴리머들을 나타내며, 여기서 인접한 세그먼트들은 상이한 구성 유닛들을 포함하고 각 블록에서는 단 하나의 구성 유닛을 갖는다. 그러나, 이 단순한 아키텍처만이 나노- 및 메조-스케일 또는 이소다공성(isoporosity)에 자기-결합을 초래할 수 있는 유일한 아키텍처는 아니다. 복합적인 블록 또는 코폴리머 아키텍처로 지칭될 이러한 아키텍처들은, 예를 들어, 블록들(접합 블록들) 사이에서의 중간 별개 유닛들 및 사슬들의 종점에서의 다양한 말단 그룹들을 포함할 수 있다. 더욱 복합적인 블록 아키텍처들 또는 블록 코폴리머 아키텍처들이 존재하는데, 여기서 하나의 블록의 적어도 일부 또는 하나의 접합 블록의 적어도 일부 또는 하나 이상의 말단 그룹은 선형 단일 구성 유닛 사슬보다 복합적인 구조 또는 조성을 포함한다. 이러한 복합적인 아키텍처들은 하나 이상의 블록 내의 상이한 구성 유닛들의 주기적 또는 랜덤 혼합물들, 그래프트 코폴리머 블록(graft copolymer block)들, 고리 블록들 또는 블록 코폴리머들, 그래디언트 블록(gradient block)들 또는 가교된 블록들을 포함하지만 이에 제한 되는 것은 아니다. 블록 코폴리머의 비호환성 세그먼트들이 별개의 도메인들로 상 분리(자기-조립)되고 본 발명의 방법을 사용하여 다공성 블록 코폴리머 재료들을 생성하도록 처리될 수 있는 임의의 블록 코폴리머 아키텍처/토폴로지가 본 발명에 적합하다.
블록 선택은 원하는 재료의 성질 또는 성질들에 기초할 수 있다. 이러한 성질들 중 일부는 아키텍처에 고유하거나 이러한 성질들을 포함하도록 아키텍처가 수정될 수 있다. 이러한 성질들은 낮은 Tg(25℃ 이하) 블록, 높은 Tg(25℃ 초과) 블록, 친수성 블록, 소수성 블록, 내화학성 블록, 화학적 반응성 블록, 화학적 기능성 블록 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 하기의 표는 언급된 또는 바람직한 성질 및 가능한 폴리머 블록들을 나타낸다.
하기의 표는 성질들 및 각각의 성질들에 대한 폴리머/블록 화학들을 제공한다. 열거된 폴리머들/화학들은 비제한적인 예시이며, 폴리머들/화학들은 다수의 상이한 소정의 성질들을 가질 수 있다:
성질 폴리머/블록 화학
낮은 Tg(25℃ 이하) 폴리(이소부틸렌), 폴리(이소프렌), 폴리(부타디엔), 폴리(프로필렌 글리콜), 폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리(디메틸실록세인)
높은 Tg(25℃ 초과) 폴리(에테르설폰), 폴리(설폰), 폴리(하이드록시스티렌), 폴리(메틸스티렌)
친수성 폴리(에틸렌 글리콜), 폴리(2-하이드록시메틸 메타크릴레이트), 폴리(아크릴아마이드), 폴리(N,N-디메틸아크릴아마이드), 폴리(프로필렌 옥사이드), 폴리(스티렌 설포네이트)
소수성 폴리(스티렌), 폴리(에틸렌), 폴리(비닐 클로라이드), 폴리(2-(퍼플루오로헥실)에틸 메타크릴레이트)
내화학성 폴리(테트라플루오로에틸렌), 폴리(비닐리덴 플루오라이드), 폴리(펜타플루오로스티렌)
화학적 반응성 폴리(아크릴산), 폴리(2-비닐피리딘), 폴리(4-비닐피리딘), 폴리(3-비닐피리딘), 폴리(N-이소프로필아크릴아마이드), 폴리(디메틸아미노에틸 메타크릴레이트)
화학적 기능성 폴리(글리시딜 메타크릴레이트), 폴리(에틸렌이민), 폴리(젖산), 폴리(아크릴로니트릴), 폴리(메틸 아크릴레이트), 폴리(부틸 메타크릴레이트), 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리(n-부틸 아크릴레이트), 폴리(아믹산), 폴리(이소시아네이트), 폴리(에틸 시아노아크릴레이트), 폴리(알릴아민 하이드로클로라이드), 폴리(메타크릴산)
추가의 더욱 구체적이며 바람직한 성질들은 플루오르화, pH 반응성, 열반응성, 이온 강도 반응성, 정전하, 이온전도도, 전자전도도, 술폰화를 포함하나 이에 제한되는 것은 아니다.
대안적으로, 또는 성질들에 기초하여 블록을 선택하는 것에 더하여, 적합한 블록들은 폴리[(C2-C6) 불포화, 고리형 또는 비고리형, 방향족 또는 비방향족 탄화수소들], 예를 들어, 폴리(부타디엔), 폴리(이소부틸렌), 폴리(부틸렌), 폴리(이소프렌), 폴리(에틸렌), 폴리(스티렌); 폴리((C2-C6) 치환, 비치환 아크릴레이트), 예를 들어, 폴리(메틸 아크릴레이트), 폴리(부틸 메타크릴레이트), 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리(n-부틸 아크릴레이트), 폴리(2-하이드록시에틸 메타크릴레이트), 폴리(글리시딜 메타크릴레이트), 폴리(디메틸아미노에틸 메타크릴레이트), 폴리(아크릴산), 폴리(2-(퍼플루오로헥실)에틸 메타크릴레이트), 폴리(에틸 시아노아크릴레이트); 폴리[(C2-C6) 치환, 불포화, 고리형 또는 비고리형, 방향족 또는 비방향족 화합물들], 폴리(에틸렌 설파이드), 폴리(프로필렌 설파이드)를 포함한다.
적합한 블록 코폴리머들은 수평균분자량(Mn)이 약 1 x 103 내지 1 x 107 g/mol인 것들을 포함한다. 일 구현예에서, 상기 Mn은 약 1 x 103 내지 1 x 107 g/mol의 범위내이다. 일 구현예에서, 상기 Mn은 약 1 x 103 내지 5 x 106 g/mol의 범위내이다. 일 구현예에서, 상기 Mn은 약 1 x 104 to 1 x 107 g/mol의 범위내이다. 일 구현예에서, 상기 Mn은 약 1 x 104 내지 5 x 106 g/mol의 범위내이다. 일 구현예에서, 상기 Mn은 약 1 x 104 내지 3 x 106 g/mol의 범위내이다. 또한, 적합한 블록 코폴리머들은 다분산지수(polydispersity index, PDI)가 1.0 내지 3.0인 것들을 포함한다. 일 구현예에서, 상기 PDI는 1.0 내지 3.0 범위내이다. 일 구현예에서, 상기 PDI는 1.0 내지 2.5 범위내이다. 일 구현예에서, 상기 PDI는 1.0 내지 2.0 범위내이다. 일 구현예에서, 상기 PDI는 1.0 내지 1.5 범위내이다. 또한, 적합한 블록 코폴리머들은 디블록 코폴리머들, 트리블록 코폴리머들 또는 고차의 폴리머 블록들(즉, 테트라블록, 펜타블록 등)을 포함한다.
본 발명을 포함하는 블록 코폴리머 또는 블록 코폴리머들을 생성하기 위한 임의의 합성방법은 비호환성 세그먼트들이 별개의 도메인들로 자기-조립되고 이소포러스 블록 코폴리머 재료들을 생성하도록 처리될 수 있는 한 적합하다. 예를 들어, 상기 폴리머의 적합한 합성방법들은 음이온 중합, 양이온 중합, 단계 성장 중합, 올리고머 중축합(oligomer polycondensation), 고리열림 중합, 제어된 라디칼 중합 및 가역적 첨가-분절 연쇄이동 중합(reversible addition-fragmentation chain-transfer polymerization)을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 다공성 재료는 두께가 단위(nm) 증가로 약 5 nm 내지 약 500 nm 및 그 사이의 범위인 층 및 상기 층 내의 직경이 약 1 nm 내지 약 200 nm인 다수의 메조포어들을 갖는다. 일 구현예에서, 상기 메조포어들은 약 1 nm 내지 약 200nm의 범위내이다. 일 구현예에서, 상기 메조포어들은 약 3 nm 내지 약 200 nm의 범위내이다. 일 구현예에서, 상기 메조포어들은 약 5 nm 내지 약 200 nm의 범위내이다. 일 구현예에서, 상기 메조포어들은 약 5 nm 내지 약 100 nm의 범위내이다. 일 구현예에서, 상기 메조포어들은 약 10nm 내지 약 100 nm의 범위내이다. 또한, 상기 재료는 두께가 단위(μm) 증가로 약 2 마이크론 내지 약 500 마이크론 및 그 사이의 범위이고, 약 200 nm 내지 약 100 마이크론의 크기를 갖는 매크로포어들을 포함하는 벌크 층을 가질 수 있다. 본 발명의 하나의 적용은 장치이다. 이러한 장치 중 하나는 분리 장치이다. 이러한 장치 중 다른 장치는 센서 장치이다.
일 구현예에서, 상기 다공성 재료를 포함하는 하나 이상의 BCP는 구조, 화학 또는 배치와 관련하여 다른 둘 이상의 상이한 모노머 유형들을 포함하는 하나 이상의 블록을 갖는다. 이 구현예에서, 하나 이상의 BCP의 적어도 일부는 하나 이상의 블록 내에, 블록들 사이 또는 하나 이상의 블록들의 말단에서 하나 보다 많은 별개의 모노머 유형을 포함한다. 하나의 예는 하나 이상의 통계적/무작위 블록을 포함하며, 여기서 블록 내에 상이한 모노머들, 예를 들어, [A-랜덤-B]의 무작위/통계적 분포가 존재하고, 상기 [A-랜덤-B]은 모노머 유닛 A 및 B의 무작위 분포를 포함하는 폴리머 블록을 나타낸다. ¶[0060] 및 도 8에 예시된 다른 예는 별개의 모노머들의 무작위 혼합을 포함하는 블록을 갖는 BCP를 가지며, 상기 모노머들은 비닐피리딘의 이성질체(예를 들어, 폴리(이소프렌-b-스티렌-b-2-비닐피리딘-랜덤-4-비닐피리딘)라는 점에서 다르다. ¶[0062] 및 도 9에 예시된 또 다른 예는 별개의 모노머들의 혼합을 갖는 블록을 포함하는 BCP를 가지며, 상기 별개의 모노머들은 비닐피리딘의 이성질체들뿐만 아니라 ¶[0036]에 기재된 접합블록(예를 들어, 폴리(이소프렌-b-스티렌-b-2-비닐피리딘-b-2-비닐피리딘-랜덤-4-비닐피리딘), 여기서 2-비닐피리딘 "블록"은 단지 몇 개의 모노머 유닛들의 짧은 접합 블록)이다. ¶[0064] 및 도 10에 예시된 또 다른 예는 모노머 화학: 이소프렌 및 스티렌에 따라 달라지는 혼합 모노머들을 갖는 블록을 포함하는 BCP를 갖는다(예를 들어, 폴리(이소프렌-b-스티렌-랜덤-이소프렌-b-4-비닐피리딘)).
다른 예는 하나 이상의 테이퍼드된 BCP 블록을 포함하는 BCP이며, 여기서 상기 블록의 일부만이 모노머 그래디언트, 예를 들어, [A]-[A-그래디언트-B]-[B]를 갖는다. A 및 B는 서로 다른 모노머 유닛들을 나타낸다. [A] 및 [B]는 각각 모노머 A 및 모노머 B만을 포함하는 폴리머 블록들 나타낸다. 상기 [A-그래디언트-B] 모노머 그래디언트는 사슬/블록의 시작 세그먼트가 높은 빈도의 모노머 A 및 낮은 빈도의 모노머 B를 함유하고; 그래디언트의 증가 세그먼트에 걸쳐서, 모노머 B의 빈도가 증가하는 동안 모노머 A의 빈도는 감소하고; 그래디언트의 말단 세그먼트에서, 모노머 A의 빈도는 낮고 및 모노머 B의 빈도는 높은 것을 의미한다. 또한, 상기 블록의 그래디언트 부분은 등급이 지정되지 않은 두 블록들 사이의 과도 블록으로 간주될 수 있다. 예를 들어, 이 시스템의 [A-그래디언트-B] 성분은 B 성분에 비해 더 높은 농도의 A 성분을 함유하는 폴리머 영역에서 A 성분에 비해 더 높은 농도의 B성분을 함유하는 폴리머 영역으로 진행한다.
다른 예(도 1f에 도시된)는 그래디언트 BCP 블록으로서, 여기서 하나 이상의 BCP는 블록 전체가 모노머 그래디언트, 예를 들어, [A-그래디언트-B]를 갖는 하나 이상의 블록을 포함한다.
다른 예는 하나 이상의 교번적/주기적 블록을 포함하는 BCP이며, 여기서 상이한 모노머들은 정렬된 순서, 예를 들어, [A-B-A-B-... ], [A-B-C-A-B-C-... ], [A-A-B-A-A-B-... ] 등을 갖는다. A, B 및 C는 상이한 모노머 유닛들을 나타낸다. 상기 대괄호로 표시된 예들은 블록 전체에 걸쳐 모노머 순서가 반복되는 폴리머 블록들을 나타낸다. 상술된 모노머 유닛들의 예들은 A = 이소프렌, B = 에틸렌 옥사이드, C = 스티렌을 포함하지만 이제 제한되지는 않는다. 이 구현예의 하나의 적용은 하나 이상의 블록에 상이한 기계적 성질들을 갖는 모노머들을 포함시킴으로써 BCP 재료의 기계적 성질들을 조정하는 것이다. 이 구현예의 다른 적용은 BCP 재료의 일부에 작용기들을 첨가하는 것이다. 이 구현예의 또 다른 적용은 자기-조립 동안 상분리 거동에 영향을 주기 위해 블록에 상이한 모노머들을 결합시키는 것이다.
다른 구현예에서, 상기 다공성 재료를 포함하는 BCP는 분지된 하나 이상의 블록의 적어도 일부를 포함하며, 여기서 모노머 유닛 상의 하나 이상의 치환기는 다른 공유 결합된 폴리머 사슬로 대체된다. 일 예(도 1a에 도시된)는 하나 이상의 분지된 블록을 포함하는 BCP이며, 여기서 상기 분지된 블록은 주사슬과 동일한 모노머 구조, 화학 및 배치의 폴리머 사슬들로 부분적 또는 완전히 치환된다(예를 들어, 분지된 폴리(에틸렌)). 다른 예(도 1b, 도 3a 또는 도 4f에 도시된)는 하나 이상의 그래프트된 블록을 포함하는 BCP이며, 여기서 상기 그래프트된 블록은 주사슬과 다른 모노머 구조, 화학 및 배치의 폴리머 사슬들로 부분적 또는 완전히 치환된다(예를 들어, 폴리(부타디엔)으로부터 분지된 폴리(스티렌)). 또 다른 예(도 1c, 1d 또는 1e에 도시된)는 하나 이상의 콤(comb)/브러쉬(brush) 블록을 포함하는 BCP이며, 여기서 상기 브러쉬/콤 블록의 주사슬의 모노머 유닛들의 적어도 일부는 단일 분지점으로부터 다수의 곁사슬들로 부분적 또는 완전히 분지된다(예를 들어, 폴리(스티렌) 주쇄로부터 분지된 다수의 폴리(부타디엔) 사슬들). 상기 곁사슬들은 구조, 화학 또는 배치와 관련하여 부분적으로 또는 전체적으로 다르거나 동일하다. 또 다른 예(도 2c 또는 도 5c에 도시된)는 대칭 또는 비대칭 스타 BCP이며, 여기서 상기 BCP는 다수의 선형 사슬들(팔들)을 생기게 하는 단일 가지를 포함한다(예를 들어, 각각의 팔이 중심부에서 폴리(이소프렌)을 갖는 선형 트리블록 터폴리머인 폴리(이소프렌-b-스티렌-b-4-비닐피리딘)). 또 다른 예(도 2e에 도시된)는 하나 이상의 수지상 블록을 포함하는 BCP이며, 여기서 상기 수지상 블록의 모노머 유닛들의 전체 또는 적어도 일부는 반복적으로 분지(주사슬의 모노머 구조, 화학 및 배치와 같거나 다른 폴리머 사슬들로 치환)된다(예를 들어, 과분지된(hyperbranched) 폴리(에틸렌이민)). 또 다른 예(도 3b, 도 3c, 도 4f에 도시된)는 블록에 인접한 다른 블록 또는 링커(linker)의 단일 지점으로부터 분지된 사슬로만 구성되는 하나 이상의 블록을 포함하는 BCP이다(예를 들어, 폴리(에틸렌 옥사이드)로부터 분지되는 폴리(젖산) 팔들). 또 다른 예(도 3d에 도시된)는 하나 이상의 가교된 블록을 포함하는 BCP이며, 여기서 상기 가교된 블록의 모노머 유닛들의 전체 또는 적어도 일부는 동일한 BCP 거대분자 또는 다른 BCP 거대분자 내의 다른 폴리머 사슬들에 공유적으로 부착된다(예를 들어, 가교된 폴리(글리시딜 메타크릴레이트)). 이러한 구현예의 하나의 적용은 하나 이상의 블록 상에 가교성(예를 들어, 이중결합을 함유) 분지 사슬을 포함시킴으로써 재료의 가교를 가능하게 한다. 이러한 구현예의 다른 적용은 다공성 재료의 자기-조립 거동, 예를 들어, 포어 패킹 지오메트리, 포어 크기, 다공성, 층 두께를 변경하는 것으로, 이는 선형 유사체와 비교하여 서로 다른 분지된 또는 가교된 BCP의 자기-조립 거동에 기인한다.
다른 구현예에서, 다공성 재료를 포함하는 하나 이상의 BCP의 적어도 일부는 거대분자 고리 아키텍처를 갖는다(즉, 사슬의 거대분자 부분은 단순히 페닐고리 또는 헤테로고리와 같은 작은 분자 고리가 아닌 고리 아키텍처에 있다). 일 예(도 2a에 도시된)는 하나 이상의 블록이 사이클릭/고리 아키텍처인 BCP이다(예를 들어, 폴리(사이클릭 스티렌-b-아크릴산)). 다른 예(도 2b 또는 2d에 도시된)는 BCP로서, 상기 BCP 전체가 거대분자 고리 아키텍처를 포함한다(예를 들어, 사이클릭 폴리(에틸렌 옥사이드-b 프로필렌 옥사이드)). 이러한 구현예의 하나의 적용은 포어 밀도를 변경하는 것으로 이는 선형 대응물들과 비교하여 서로 다른 고리 BCP들의 자기-조립 거동 및 미셀화에 기인한다. 예를 들어, 거대분자 고리 아키텍처는 복합적이지 않은 선형 BCP들에 비해 주어진 분자량에서 더 높은 면적 포어 밀도를 가질 수 있다.
다른 구현예에서, 상기 다공성 재료를 포함하는 하나 이상의 BCP는 블록들의 하나 이상의 쌍 사이에서 하나 이상의 별개의 유닛을 포함한다. 이들은 접합 블록들로 간주될 수 있다. 일 예는 배치적으로, 구조적으로 또는 화학적으로 구별되는 유닛의 단일 유닛이 블록들의 하나 이상의 쌍 사이에서 공유결합 되는 BCP이다(예를 들어, [A]-C-[B]). 다른 예는 배치적으로, 구조적으로, 또는 화학적으로 구별되는 두 개의 유닛들 각각의 단일 유닛이 블록들의 하나 이상의 쌍 사이에서 공유결합 되는 BCP이다(예를 들어, [A]-C-D-[B]). 다른 예(도 4a 또는 도 4b에 도시된)는 배치적으로, 구조적으로 또는 화학적으로 구별되는 유닛의 복수의 유닛들이 블록들의 하나 이상의 쌍 사이에서 공유결합 되는 BCP이다(예를 들어, [A]-C-C-C-[B], [A]-C-C-C-[B]-[D]). 또 다른 예는 배치적으로, 구조적으로 또는 화학적으로 구별되는 유닛들의 복수 유닛들이 블록들의 하나 이상의 쌍 사이에서 공유 결합되는 BCP이다(예를 들어, [A]-C-C-C-D-D-[B]). 또 다른 예는 하나의 배치적으로, 구조적으로 또는 화학적으로 구별되는 유닛의 단일 유닛 및 다른 배치적으로, 구조적으로 또는 화학적으로 구별되는 유닛의 다수 유닛들이 블록들의 하나 이상의 쌍 사이에서 공유결합 되는 BCP이다(예를 들어, [A]-C-D-D-D-[B]). 이러한 예들에서, [A]는 모노머 A 유닛들만을 포함하는 폴리머 블록을 나타내고; [B]는 모노머 B 유닛들만을 포함하는 폴리머 블록을 나타내고; 괄호가 없는 C 및 D는 각각 C 및 D의 개별 모노머 유닛들을 나타내고; 화학 결합들은 하이픈을 연결하는 것으로 표시된다. 상술된 모노머 유닛들의 예들은 A = 메타크릴레이트, B = 디메틸실록세인, C = 에틸렌 옥사이드, D = 아크릴로니트릴을 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다. 이 구현예의 하나의 적용은 포어 크기를 조절하는 절단 가능한 표면 블록을 생성하는 것으로, 이것은 블록들 사이에 절단 가능한 유닛을 포함함으로써 달성되며, 이는 BCP가 다공성 재료로 형성된 후 절단될 수 있다. ¶[0062] 및 도 9에 예시된 다른 예는 별개의 모노머들의 혼합을 갖는 블록을 포함하는 BCP를 가지며, 상기 별개의 모노머들은 ¶[0030]에 기재된 비닐피리딘의 이성질체 및 이 단락에 기재된 접합 블록이다(예를 들어, 폴리(이소프렌-b-스티렌-b-2-비닐피리딘-b-2-비닐피리딘-랜덤-4-비닐피리딘), 여기서 2-비닐피리딘 "블록"은 단지 몇 개의 모노머 유닛들의 짧은 접합 블록).
다른 구현예에서, 상기 다공성 재료들 포함하는 BCP는 하나 이상의 추가의 별개 유닛을 갖는 하나 이상의 블록을 포함한다. 일 예는 배치적으로, 구조적으로 또는 화학적으로 구별되는 유닛의 단일 유닛이 하나 이상의 블록 내에서 공유결합 되는 BCP이다(예를 들어, [A]-B-[A]). 다른 예는 배치적으로, 구조적으로 또는 화학적으로 구별되는 두 개의 유닛들 각각의 단일 유닛이 하나 이상의 블록 내에서 공유결합 되는 BCP이다. 상기 두 개의 다른 유닛들은 블록 내에서 인접하거나 인접하지 않을 수 있다(예를 들어, [A]-B-C-[A], [A]-B-[A]-C-[A]). 또 다른 예(도 1g에 도시된)는 배치적으로, 구조적으로, 또는 화학적으로 구별되는 유닛의 다수의 유닛들이 하나 이상의 블록 내에서 공유결합 되는 BCP이다(예를 들어, [A]-B-B-B-B-[A]). 또 다른 예(도 1h 또는 도 1i에 도시된)는 배치적으로, 구조적으로 또는 화학적으로 구별되는 유닛들의 다수의 유닛들이 하나 이상의 블록 내에서 공유결합 되는 BCP이다(예를 들어, [A]-B-B-B-C-C-C-C-[A], [A]-B-B-B-B-C-C-C-C-[A], [A]-B-B-B-[A]-C-C-C-C-C-[A]). 또 다른 예는 BCP로서, 여기서 하나의 배치적으로, 구조적으로 또는 화학적으로 구별되는 유닛의 단일 유닛 및 다른 배치적으로, 구조적으로 또는 화학적으로 구별되는 유닛의 다수의 유닛들은 하나 이상의 블록에서 공유결합 되고; 상기 다른 유닛들은 서로 인접하거나 인접하지 않을 수 있다(예를 들어, [A]-B-C-C-C-[A], [A]-B-[A]-C-C-C-[A]). 이러한 예들에서, [A]는 모노머 A 유닛들만을 포함하는 폴리머 블록을 나타내고; 괄호가 없는 A, B 및 C는 각각 A, B 및 C의 개별 모노머 유닛들을 나타내고; 화학 결합들은 하이픈을 연결하는 것으로 표시된다. 상술된 모노머 유닛들의 예들은 A = 하이드록시스티렌, B = 2-비닐피리딘, C = 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 이 구현예의 하나의 적용은 블록 표면의 화학적 성질을 유지하는 동안 포어 크기를 조절하는 부분적으로 절단 가능한 블록을 생성하는 것으로, 이것은 블록 내에 절단 가능한 유닛을 포함함으로써 달성되며, 이는 다공성 재료 제조 후 절단될 수 있다.
다른 구현예에서, 상기 다공성 재료를 포함하는 BCP는 상기 BCP의 하나 이상의 사슬 말단에 공유결합된 하나 이상의 별개 유닛을 포함한다. 일 예는 배치적으로, 구조적으로 또는 화학적으로 구별되는 유닛의 단일 유닛이 하나 이상의 사슬 말단에 공유결합 되는 BCP이다(예를 들어, D-[A]-[B]-[C], D-[A]-[B]-[C]-D). ¶[0069] 및 도 13에 예시된 것과 같이, 이러한 하나의 예는 폴리(이소프렌-b-스티렌-b-4-비닐피리딘)의 말단에 별개의 단일 유닛(-OH)를 갖는, 즉, 폴리(이소프렌-b-스티렌-b-4-비닐피리딘)-OH 구조를 갖는 BCP를 갖는다. 다른 예(도 4c 또는 도 4d에 도시된)는 배치적으로, 구조적으로 또는 화학적으로 구별되는 유닛의 다수의 유닛들이 하나 이상의 사슬 말단에 공유결합 되는 BCP이다(예를 들어, D-D-D-D-[A]-[B]-[C], D-D-D-D-[A]-[B]-[C]-D-D-D). 또 다른 예는 하나 보다 많은 배치적으로, 구조적으로 또는 화학적으로 구별되는 유닛들의 단일 유닛들이 다른 사슬 말단에 공유결합 되는 BCP이다(예를 들어, D-[A]-[B]-[C]-E). 또 다른 예(도 4e에 도시된)는 배치적으로, 구조적으로 또는 화학적으로 구별되는 유닛들의 다수의 유닛들이 다른 사슬 말단에 공유결합 되는 BCP이다(예를 들어, D-D-D-[A]-[B]-[C]-E-E-E). 또 다른 예는 배치적으로, 구조적으로 또는 화학적으로 구별되는 유닛들의 다수의 유닛들이 하나의 말단에 공유 결합되고 및 배치적으로, 구조적으로 또는 화학적으로 구별되는 한 유닛은 다른 사슬 말단에 공유결합 되는 BCP이다(예를 들어, D-[A]-[B]-[C]-E-E-E). 이러한 예들에서 [A]는 모노머 A 유닛들만을 포함하는 폴리머 블록을 나타내고; [B]는 모노머 B 유닛들만을 포함하는 폴리머 블록을 나타내고; [C]는 모노머 C 유닛들만을 포함하는 폴리머 블록을 나타내고; 괄호가 없는 D 및 E는 각각 D 및 E의 개별 모노머 유닛들을 나타내고; 화학 결합들은 하이픈을 연결하는 것으로 표시된다. 상술된 모노머 유닛들의 예들은 A = n-이소프로필아크릴아마이드, B = 부타디엔, C = α-메틸스티렌, D = 아크릴아마이드, E = 이소시아네이트를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 이 구현예의 하나의 적용은 말단/말단들에 다른 분자 또는 거대분자의 부착을 통해 더욱 복합적인 BCP 아키텍처들을 가능하게 하는 것으로; 이것은 부착될 분자 또는 거대분자상의 다른 반응성 작용기와 반응하는 말단/말단들상의 반응성 작용 유닛을 통해 달성된다.
다른 구현예에서, 상기 다공성 재료를 포함하는 폴리머는 하나 보다 많은 BCP를 포함한다. 일 예는 화학적 조성이 동일하지만 크기가 다른 하나 보다 많은 BCP의 블렌드이다(예를 들어, 366 kg/mol의 폴리(이소프렌-b-스티렌-b-4-비닐피리딘), 30% 폴리(이소프렌), 55% 폴리(스티렌), 15% 폴리(4-비닐피리딘);과 혼합된 124 kg/mol의 폴리(이소프렌-b-스티렌-b- 4-비닐피리딘), 30% 폴리(이소프렌), 55% 폴리(스티렌), 15% 폴리(4-비닐피리딘)). 다른 예는 화학적 조성이 다르지만 크기가 동일한 하나 보다 많은 BCP의 블렌드이다(예를 들어, 150 kg/mol의 폴리(이소프렌-b-스티렌-b-2-하이드록시에틸 메타크릴레이트)와 혼합된 150 kg/mol의 폴리(이소프렌-b-스티렌-b-2-비닐피리딘)). ¶[0057] 및 도 6에 예시된 다른 예는 화학적 조성이 다르지만 크기가 유사한 하나 보다 많은 BCP의 블렌드이다(예를 들어, 74.6 kg/mol의 폴리(이소프렌-b-스티렌-b-4-비닐피리딘), 및 74.3 kg/mol의 폴리(이소프렌-b-스티렌-b-2-하이드록시에틸 메타크릴레이트)). ¶[0058] 및 도 7에 예시된 다른 예는 화학적 조성이 다르고 크기가 다른 하나 보다 많은 BCP의 블렌드이다(예를 들어, 142 kg/mol의 폴리(스티렌-b-4-비닐피리딘) 및 167 kg/mol의 폴리(이소프렌-b-스티렌-b-4-비닐피리딘)). 또 다른 예는 화학적 조성이 동일하지만 아키텍쳐가 다른 하나 보다 많은 BCP의 블렌드이다(예를 들어, 사이클릭 폴리(스티렌-b-에틸렌 옥사이드)와 혼합된 폴리(스티렌-그래디언트-에틸렌 옥사이드)). 또 다른 예는 상이한 화학적 조성, 상이한 크기 및 상이한 아키텍처를 포함하는 하나 보다 많은 BCP를 포함하는 블렌드이다(예를 들어, 20 kg/mol의 폴리(하이드록시스티렌-b-부타디엔-그래프트-스티렌) 및 76 kg/mol의 폴리(에틸렌 옥사이드-b-비닐 클로라이드)와 혼합된 119 kg/mol의 폴리(이소프렌-b-스티렌-b-4-비닐피리딘)). 이 구현예의 하나의 적용은 상이한 크기 및/또는 조성의 BCP들의 블렌드들을 통해 재료의 포어 크기 또는 화학적 성질의 조정하는 것이다.
일 예로, 시스템에서 자기-조립을 달성하는 것은 높은 카이(chi) 파라미터가 바람직하다. 상기 카이(상호작용) 파라미터는 서로 다른 분자들 사이의 상호작용을 측정한 것으로, 자기-조립 동안 분자들 또는 블록들 상이 분리되는지 여부를 예측할 수 있다. 블록 코폴리머의 인접한 두 블록들 사이에서 카이 파라미터가 충분히 높지 않으면, 상 분리로부터 자기-조립이 발생하지 않을 것이다. 멤브레인의 다양한 기능적 특징(예를 들어, 친수성, 열저항, 화학적 기능성 등)을 제공하기 위해 사용되는 블록들이 서로에 대해 낮은 카이 파라미터를 나타내는 경우, 그들의 자기-조립은 억제될 수 있다. 블록은 상대 카이 파라미터를 증가시키고 시스템의 자기-조립을 가능하게 하기 위해 복합적인 아키텍처를 형성하도록 구성될 수 있다. 구체적인 예로, 폴리(스티렌)이 매트릭스로서 기능하는 경제적인 재료를 제공할 수 있는 반면 폴리(메틸 메타크릴레이트)는 공유 재료 변형을 위한 기능(작용기)을 제공할 수 있는 경우, 폴리(스티렌-b-메틸 메타크릴레이트)가 사용될 수 있다. 폴리(스티렌) 및 폴리(메틸 메타크릴레이트)는 카이 파라미터가 <0.1인 낮은 분리의 상 공간에서 자기-조립하지만, 벌크 시스템에서 자기-조립하는 것으로 알려져 있다. 이소포러스 멤브레인의 제조에서, 다양한 용매 성분들의 존재는 카이 파라미터를 추가로 감소시킬 수 있으며, 이는 블록 코폴리머의 자기-조립에서의 주요 추진력이다. 자기-조립 및 그에 따른 이소포러스 재료들의 제조를 가능하게 하기 위해, 인접한 블록들 사이의 카이 파라미터를 증가시키는 블록의 성분을 포함하는 복합적인 아키텍처가 시행된다. 상기 예에서, 디메틸실록세인은 카이 파라미터를 증가시키기 위해 폴리(메틸 메타크릴레이트)에 혼입된다.
다른 예에서, 블록의 특정한 화학들은 최종 멤브레인에서 다른 특징들을 제공한다. 폴리(스티렌-b-4-비닐피리딘) 시스템에서, 상기 4-비닐피리딘 성분은 예를 들어 발동기(actuator) 또는 게이트로 사용될 수 있는 pH-반응성 표면을 제공한다. 그러나, 폴리(4-비닐피리딘)의 합성은 더 높은 분자량에서 어려울 수 있으며, 결과된 이소포러스 재료의 평균 특성 크기(예를 들어, 포어 크기)를 제한한다. 상기 폴리(4-비닐피리딘) 블록의 분자량을 증가시키기 위해, 보다 쉽게 더 높은 분자량으로 합성될 수 있는 폴리(2-비닐피리딘)과 같은 다른 모노머 화학이 상기 블록에 혼입되어 복합적인 아키텍쳐를 형성하고 더 큰 특성 크기를 가능하게 한다. 폴리(4-비닐피리딘) 중합반응 동안 2-비닐피리딘의 존재는 부반응들을 방지하고 용매에서의 용해도 감소를 방지하며, 이 둘 모두는 2-비닐피리딘의 부재하에서는 블록의 분자량을 제한한다.
다른 예에서, 특정 블록 화학들은 상기 이소포러스 재료의 제조에 사용되는 플런징(plunging) 용매 또는 응고 용매에서 높은 용해도를 가질 수 있다. 예를 들어, 폴리(에틸렌 옥사이드)는 멤브레인 제조 동안 침전 또는 응고 용매로 사용될 수 있는 물에 잘 용해된다. 이러한 용해성은 폴리머의 침전 및/또는 응고를 어렵게한다. 폴리(에틸렌 옥사이드) 블록에 다른 모노머 화학(예를 들어, 스티렌 모노머)을 첨가하여 복합적인 아키텍처를 형성함으로써, 폴리머 용액이 용기에 침전되고 고체 구조를 형성하게 하면서 상기 폴리(에틸렌 옥사이드) 블록의 친수성 특성은 유지된다.
다른 예에서, 상승된 온도에서 멤브레인 작동이나 처리를 가능하게 하기 위해 블록에 높은 유리 전이 온도 성분을 갖게 하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 폴리(이소프렌) 블록은 모노머 배치에 따라 -60℃ 내지 0℃ 범위의 유리전이 온도를 갖는다. 이 블록의 잠재적인 작동 온도를 증가시키기 위해, 폴리(이소프렌) 블록에 추가적인 모노머 화학(예를 들어, 스티렌, α-메틸스티렌, 아크릴아마이드, 메틸 메타크릴레이트 등)이 혼입되어 전체 블록의 유리 전이 온도를 증가시키는 복합적인 아키텍처를 형성할 수 있다. 이는 실온이상에서 재료가 사용되는 것을 가능하게 한다. 유사하게, 복합적인 블록들을 형성하기 위한 더 높은 유리 전이 온도 모노머들의 혼입은 고온 화학 분리 또는 고온 멸균 공정에 적합한 온도에서 이소포러스 물질의 사용 또는 처리를 허용한다.
다른 예에서, 부분적으로 또는 완전히 광학적으로 투명한 다공성 재료를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 광학적 투명성은 재료를 통한 관찰, 예를 들어, 멤브레인을 통한 투과물 관찰 또는 여과 동안 멤브레인의 깊이를 통한 파울링(fouling)의 모니터링을 허용한다. 이를 달성하기 위해, 그래디언트 아키텍처를 갖는 하나 이상의 영역을 포함하는 블록 코폴리머가 사용될 수 있다. 상기 그래디언트 아키텍처는 구배된 영역에 걸친 점진적인 조성 변화로 인해 블록 코폴리머의 자기-조립 동안 덜 구별되는 또는 덜 급격한 경계부를 유도한다. "흐릿한(fuzzier)" 상 분리 경계부는 급격한 상 분리 경계부보다 광산란을 감소시키고 더욱 투명한 재료들을 초래한다. 광학적 산란을 감소시키는 그래디언트 블록의 일 예는 폴리(이소프렌-그래디언트-스티렌)이다.
다른 예에서, 다공성 재료의 표면의 화학적 반응을 제어하는 것이 바람직하다. 폴리(4-비닐피리딘)은 pH 반응성 폴리머이고 pH 반응성 블록 코폴리머 멤브레인에 사용된다(예를 들어, 폴리(이소프렌-b-스티렌-b-4-비닐피리딘)). 일부 경우에서, 상기 폴리(4-비닐피리딘) 블록은 상기 다공성 재료의 표면에 존재한다. 낮은 pH에서 프로톤화될 때 양전하로 하전된 폴리(4-비닐피리딘) 사슬들은 서로 정전기적으로 거부하고 포어들을 막아 멤브레인 유동을 느리게하거나 중단시킨다. 상기 폴리(4-비닐피리딘) 표면의 화학적 성질(예를 들어, 피리딘 질소에서의 화학 반응을 위한)을 유지하면서 포어 폐쇄의 정도를 제어하거나 유동에 대한 pH의 현저한 영향을 방지하는 것이 바람직하다. 이를 달성하기 위해 분지된/수지상 블록을 포함하는 블록 코폴리머가 사용된다. 상기 분지된/수지상 구조는 프로톤화 할 때 상기 폴리(4-비닐피리딘) 사슬들의 연장을 방해하여 완전한 포어 폐쇄를 방지한다. 분지화 정도 및 전체 폴리(4-비닐피리딘) 블록 길이는 낮은 pH에서 프로톤화 할 때 포어 폐쇄를 조정하거나 방지하기 위해 사용된다.
일부 구현예들에서, 본 발명의 재료는 2차원(예를 들어, 시트, 필름) 또는 3차원 구조(예를 들어, 튜브, 모노리스(monolith))로 형성된다. 상기 재료는 구조적으로 비대칭 또는 대칭이다.
일부 구현예들에서, 본 발명의 재료 또는 본 발명의 재료를 포함하는 장치는 여과 또는 분리 공정에 사용된다. 이러한 일 구현예에서, 본 발명의 재료 또는 본 발명의 재료를 포함하는 장치는 멤브레인 또는 필터로서 사용된다.
일부 구현예들에서, 본 발명의 재료 또는 본 발명의 재료를 포함하는 장치는 액체의 여과 또는 분리 공정에 사용된다. 다른 구현예들에서, 본 발명의 재료 또는 본 발명의 재료를 포함하는 장치는 기체의 여과 또는 분리 공정에 사용된다.
일부 구현예들에서, 본 발명의 재료 또는 본 발명의 재료를 포함하는 장치는 액체 또는 기체로부터 하나 이상의 바이러스를 여과, 분리 또는 제거하기 위한 공정에 사용된다.
일부 구현예들에서, 본 발명의 재료는 예를 들어, 주름진 팩, 직교류 카세트 내의 평평한 시트들, 나선형 권취 모듈, 중공섬유, 중공섬유 모듈을 포함하는 장치로서 또는 센서로서 패키징된다. 일 구현예에서, 장치는 본 발명의 하나 보다 많은 상이한 재료를 이용할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 재료 또는 본 발명의 재료를 포함하는 장치는 자극/자극들에 대한 검출가능한 반응을 갖는다.
일부 구현예들에서, 본 발명의 재료 또는 본 발명의 재료를 포함하는 장치는 상기 재료 또는 장치와 접촉하는 관심 분석물을 함유하는 매질에서 상기 관심 분석물이 분리되는 공정에 사용된다. 이러한 하나의 공정에서, 관심 분석물은 바인딩 및 용리(eluting)에 의해 분리된다. 이러한 다른 공정에서, 용질들 또는 현탁 입자들은 여과에 의해 분리된다. 이러한 또 다른 공정에서, 비인딩 및 용리와 여과 메커니즘에 의한 분리 모두가 포함된다.
일부 구현예들에서, 본 발명의 재료 또는 본 발명의 재료를 포함하는 장치는 상기 재료 또는 장치와 접촉하는 관심 분석물을 함유하는 매질에서 상기 관심 분석물이 검출되는 공정에 사용된다. 이러한 하나의 공정에서, 상기 관심 분석물은 관심 분석물의 존재에 대한 상기 재료/장치의 반응에 의해 검출된다.
일부 구현예들에서, 본 발명의 하나 보다 많은 상이한 재료는 키트로서 함께 패키징 된다. 다른 구현예들에서, 본 발명의 재료를 포함하는 하나 보다 많은 장치가 키트로서 함께 패키징 된다.
일부 구현예들에서, 본 발명의 재료는 지지체 또는 직물에 고정되거나 통합된다.
본 발명을 달성하기 위한 하나의 방법은 하나 이상의 화학 용매에 BCP를 용해시키는 단계; 상기 폴리머 용액을 기판 또는 몰드 상으로, 또는 다이 또는 템플릿을 통해 분배하는 단계; 상기 화학 용매의 적어도 일부를 제거하는 단계; 상기 폴리머의 적어도 일부의 침전을 유발하는 비용매에 노출시키는 단계; 임의로, 세척하는 단계를 포함한다. 상기 화학 용매는 극성 또는 비극성이다. 화학 용매의 적어도 일부는 하기의 종류들 중 하나를 포함할 수 있다: 알코올(예를 들어, 메탄올, 부탄올, 에탄올, 프로판올), 알데하이드(예를 들어, 아세트알데하이드), 알칸(예를 들어, 헥산, 사이클로헥산), 아마이드(예를 들어, 디메틸포름아마이드, 디메틸아세트아마이드), 아민(예를 들어, 피리딘), 고리형 방향족(예를 들어, 톨루엔, 벤젠), 카복실산(예를 들어, 아세트산, 포름산), 에스테르(예를 들어, 에틸 아세테이트), 에테르(예를 들어, 테트라하이드로퓨란, 디에틸 에테르, 디옥세인), 케톤(예를 들어, 아세톤), 락탐 (예를 들어, N-메틸-2-피롤리돈), 니트릴(예를 들어, 아세토니트릴), 유기할로겐화물 (예를 들어, 클로로포름, 디클로로메탄), 폴리올(예를 들어, 디메톡시에탄), 설폰(예를 들어, 설포레인) 또는 설폭사이드(예를 들어, 디메틸설폭사이드).
실시예 1: ¶[0039]에서 설명된 구현예의 예:
ISV ISV:ISH
(9:1)		 ISV:ISH
(6:4)
투과성, Lm-2h-1bar-1 196 232 257
감마 글로불린 흡착, ㎍/cm2 308 217 83
2개의 블록 코폴리머: 폴리(이소프렌-b-스티렌-b-4-비닐피리딘)(ISV, 74.6 kg/mol, 27.3% 폴리(이소프렌), 52.4% 폴리(스티렌), 20.3% 폴리(4-비닐피리딘), PDI = 1.51) 및 폴리(이소프렌-b-스티렌-b-2-하이드록시에틸 메타크릴레이트)(ISH, 74.3 kg/mol, 28.6% 폴리(이소프렌), 58.9% 폴리(스티텐), 12.5% 폴리(2-하이드록시에틸 메타크릴레이트), PDI = 1.32)는 상이한 비율로 혼합되며 본 발명의 재료들을 생성하는데 사용되고 순수한 ISV 재료들(비교예)과 비교된다. 상기 ISV:ISH 비는 질량을 기준으로 9:1 및 6:4였다. 놀랍게도, 본 발명의 ISV:ISH 재료들은 상기 순수한 ISV 재료들과 매우 유사하게 자기-조립된 다공성을 형성하였다. 더욱 예기치 않게, ISV에 대한 ISH의 포함은 순수한 ISV 다공성 재료들에 비해 단백질 파울링(fouling)을 상당히 감소시켰다. 순수한 ISV 다공성 재료들이 308 ㎍/cm2의 감마 글로불린 흡착을 갖는 반면, 9:1의 ISV:ISH 재료들은 217 ㎍/cm2의 감마 글로불린 흡착을 가지며 6:4의 ISV:ISH는 83 ㎍/cm2의 감마 글로불린 흡착을 갖는다. 이들은 각각 ISH를 10% 및 40%만 포함하여 파울링의 29.5% 및 73.0%의 감소(비교예인 순수한 ISV 메조포러스 재료들에 대하여)를 나타내며, 여전히 상기 재료들에서 자기-조립된 다공성을 허용한다. 단백질 파울링의 감소는 생물학적 또는 생물약학적 적용에서 일반적인 용질인 단백질의 존재하에서 멤브레인 파울링/막힘을 방지하는데 특히 유용하다. 감소된 파울링은 보다 높은 멤브레인 유동 및 연장된 멤브레인 수명으로 이어진다. 또한, 본 발명의 ISV:ISH 다공성 재료들부터의 멤브레인들의 투수성은 순수한 ISV 멤브레인들 보다 높았다. 상기 순수한 ISV 멤브레인(도 6a)는 145 Lm-2h-1bar-1(LMH/bar)의 유동을 가졌으며, 9:1의 ISV:ISH(도 6b)는 232 Lm-2h-1bar-1 의 투과성을 갖고, 6:4의 ISV:ISH(도 6c)는 257 Lm-2h-1bar-1 의 투과성을 갖는다. 보다 높은 투과성들은 주어진 시간 프레임에서 더 많이 멤브레인을 통과하도록 한다.
실시예 2: ¶[0039]에서의 구현예의 예
¶[0039]에 기재된 것과 같이, 이소포러스 재료는 다수의 BCP의 블렌드를 포함한다. 상기 이소포러스 재료는 폴리(스티렌-b-4-비닐피리딘)(142 kg/mol, 86.6% 폴리(스티렌), 13.4% 폴리(4-비닐피리딘), PDI = 1.08) 및 폴리(이소프렌-b-스티렌-b-4-비닐피리딘)(167 kg/mol, 24.8 중량% 폴리(이소프렌), 57.8 중량% 폴리(스티렌), 17.4 중량% 폴리(4-비닐피리딘), PDI = 1.25)을 포함한다. 상기 폴리머들은 7:3의 1,4-디옥세인:아세톤 및 3:1 비의 폴리(이소프렌-b-스티렌-b-4-비닐피리딘): 폴리(스티렌-b-4-비닐피리딘) 전체에 10중량%로 용해된다. 상기 용액은 분배되고 60초 동안 증발되며 수성 비용매 용기에 넣어진다.
실시예 3: ¶[0030]에서의 구현예의 예
¶[0030]에 기재된 것과 같이, 별개의 모노머들의 혼합물을 포함하는 블록을 갖는 BCP로서, 상기 모노머들은 비닐피리딘의 이성질체들이다. 상기 이소포러스 재료는 폴리(이소프렌-b-스티렌-b-2-비닐피리딘-랜덤-4-비닐피리딘)(112 kg/mol 20.1 중량%의 폴리(이소프렌), 63.3 중량%의 폴리(스티렌), 2-비닐피리딘:4-비닐피리딘의 비가 22:78인 16.6 중량%의 폴리(비닐피리딘), PDI = 1.12)을 포함한다. 상기 폴리머는 7:3의 1,4-디옥세인:아세톤에 15 중량%로 용해된다. 상기 용액은 분배되고 120초 동안 증발되며 수성 비용매 용기에 넣어진다. 상기 이소포러스 재료의 SEM 이미지를 도 8에 나타내었다.
실시예 4: ¶[0030] 및 ¶[0036]에서의 구현예들의 예
이소포러스 재료는 별개의 모노머들의 혼합물을 갖는 블록을 포함하는 BCP를 포함하고, 상기 별개의 모노머들은 ¶[0030]에 기재된 것과 같이 비닐피리딘의 이성질체들과 ¶[0036]에 기재된 것과 같이 접합 블록이다. 상기 이소포러스 재료는 폴리(이소프렌-b-스티렌-b-2-비닐피리딘-b-2-비닐피리딘-랜덤-4-비닐피리딘)을 포함하고, 상기 2-비닐피리딘 "블록"은 단지 몇 개의 단량체 유닛들의 짧은 접합 블록이다. 상기 폴리머 구성은 94 kg/mol, 24.7 중량%의 폴리(이소프렌), 57.8%의 폴리(스티렌), 2-비닐피리딘:4-비닐피리딘의 비가 16:84인 17.5%의 폴리(비닐피리딘), PDI = 1.21이다. 상기 폴리머는 7:3의 1,4-디옥세인:아세톤에 10 중량%로 용해된다. 상기 용액은 분배되고 40초 동안 증발되며 수성 비용매 용기에 넣어진다. 상기 이소포러스 재료의 SEM 이미지를 도 9에 나타내었다.
실시예 5: ¶[0030]에서의 구현예의 예
이소포러스 재료는 ¶[0030]에 기재된 것과 같이 모노머 화학(이소프렌 및 스티렌)에 따라 다양한 혼합 모노머들을 갖는 블록을 포함하는 BCP를 포함한다. 상기 이소포러스 재료는 폴리(이소프렌-b-스티렌-랜덤-이소프렌-b-4-비닐피리딘)(109 kg/mol, 19.1 중량%의 폴리(이소프렌), 56.8%의 폴리(스티렌), 24.1%의 폴리(4-비닐피리딘), PDI = 1.26)을 포함한다. 상기 폴리머는 7:3의 1,4-디옥세인:아세톤에 15 중량%로 용해된다. 상기 용액은 분배되고 40초 동안 증발되며 수성 비용매 용기에 넣어진다. 상기 이소포러스 재료의 SEM 이미지를 도 10에 나타내었다.
실시예 6: 복합적인 아키텍처를 포함하는 하나 이상의 BCP를 포함하는 자기-조립 이소포러스 재료를 포함하는 분리 장치
상기 언급된 임의의 이소포러스 재료들은 도 11에 도시된 것과 같이 분리 장치에 포함될 수 있다. 상기 분리 장치(335)는 복합적인 아키텍처을 포함하는 하나 이상의 BCP(350)를 포함한다. 상기 장치는 분리될 매질을 위한 유입구(340) 및 분리된 매질들이 나가기 위한 배출구(360)을 포함한다. 도 11의 분리 장치는 또한, 도 12와 같이, 분리 장치(335')을 형성하기 위해 관심 분석물을 검출하기 위한 전극들과 같은 센서들(370)을 포함할 수 있다. 또한 장치는 임의로 직교류 배치에 사용하기 위한 잔류물 포트(345)를 포함할 수 있다.
당업자라면 이해할 수 있는 것과 같이, 상기 도 11 및 도 12의 분리 장치는 상기 언급된 임의의 복합적인 아키텍처 재료들을 포함할 수 있는 분리 장치의 유형들의 예들로, 상기 예들은 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 예를 들어, 다른 분리 장치 구조들은 원주형, 원통형, 타원형, 직사각형, 삼각형 및 의도된 적용을 위한 다른 형상들을 갖는 복합적인 아키텍처 재료들을 포함할 수 있다.
실시예 7: ¶[0038]에서의 구현예의 예
¶[0038]에 기재된 것과 같이, 이소포러스 재료는 하나의 사슬 말단에 공유 결합된 별개의 유닛(-OH)의 단일 유닛을 포함하는 BCP를 포함한다. 상기 이소포러스 재료는 폴리(이소프렌-b-스티렌-b-4-비닐피리딘)-OH(82 kg/mol, 28.6 중량%의 폴리(이소프렌), 50.3%의 폴리(스티렌), 21.1%의 폴리(4-비닐피리딘), 및 말단에서의 -OH의 단일 유닛, PDI = 1.14)을 포함한다. 상기 폴리머는 7:3의 1,4-디옥세인:아세톤에 15 중량%로 용해된다. 상기 용액은 분배되고 100초 동안 증발되며 수성 비용매 용기에 넣어진다. 상기 이소포러스 재료의 SEM 이미지를 도 13에 나타내었다.
10 주쇄와 동일한 조성의 가지들을 포함하는 블록 아키텍처
20 주쇄와 다른 조성의 가지들을 포함하는 블록 아키텍처
30 주쇄와 동일한 조성을 포함하는 다수의 가지들을 분지 위치들에서 포함하는 블록 아키텍처
40 주쇄와 동일한 조성 및 다른 조성을 포함하는 다수의 가지들을 분지 위치들에서 갖는 블록 아키텍처
50 주쇄와 다른 조성을 갖는 다수의 가지들을 분지 위치들에서 갖는 블록 아키텍처
60 블록간 그래디언트 조성/구조 변화를 갖는 블록 아키텍처
70 조성/구조가 다른 짧은 올리고머를 함유하는 블록 아키텍처
80 조성/구조가 다른 두 개의 짧고 인접한 올리고머들을 함유하는 블록 아키텍처
90 조성/구조가 다른 두 개의 짧고 인접하지 않은 올리고머들을 함유하는 블록 아키텍처
100 하나의 블록의 고리 아키텍처를 포함하는 트리블록 코폴리머 아키텍처
110 세 개의 블록들 모두의 고리 아키텍처를 포함하는 트리블록 코폴리머 아키텍처
120 세 개의 블록들 모두의 고리 아키텍처 및 주쇄와 다른 조성을 가진 가지들을 포함하는 하나의 블록의 분지된 아키텍처를 포함하는 트리블록 코폴리머 아키텍처
130 각각의 팔이 수지상으로 다수의 후속하는 가지들을 갖는 과분지된 스타 트리블록 코폴리머 아키텍처
140 각각의 팔이 다관능성 개시제 코어로부터 성장된 세 개의 별개 선형 블록들을 포함하는 스타 트리블록 코폴리머 아키텍처
150 가지들이 주쇄와 조성이 다른 분지된 블록을 포함하는 트리블록 코폴리머 아키텍처
160 모든 가지들이 중간 블록의 종점으로부터 시작되는 분지된 블록을 포함하는 트리블록 코폴리머 아키텍처
170 모든 가지들이 다른 두 개의 블록들의 종점들로부터 시작되는 동일한 조성의 두 개의 분지된 말단 블록들을 포함하는 테트라 블록 코폴리머 아키텍처
180 가교된 블록을 포함하는 트리블록 코폴리머 아키텍처
200 두 블록들 사이에서 서로 인접한 두 개의 별개의 작은 올리고머 링커들을 포함하는 디블록 코폴리머 아키텍처
210 두 블록들 사이에서 서로 인접한 두 개의 별개의 작은 올리고머 링커들을 포함하는 트리블록 코폴리머 아키텍처
220 폴리머 구조의 한 말단에 작은 올리고머를 포함하는 트리블록 코폴리머 아키텍처
230 폴리머 구조의 각 말단에 동일한 조성의 두 개의 작은 올리고머들을 포함하는 트리블록 코폴리머 아키텍처
240 폴리머 구조의 각 말단에 두 개의 작은 별개 올리고머들을 포함하는 트리블록 코폴리머
250 두 개의 분지된 블록들을 포함하는 트리블록 코폴리머 아키텍처로서, 하나의 블록은 중간 블록의 종점으로부터 시작된 모든 가지들을 갖고, 인접한 블록은 주쇄와 다른 조성의 가지들을 포함하는 트리블록 코폴리머 아키텍처
260 제1 폴리머 블록, 폴리(이소프렌)
270 다관능성 개시제로부터 성장된 여덟 개의 팔이 있는 스타 폴리(이소프렌) 폴리머의 구조
280 다관능성 개시제로부터 성장된 여덟 개의 팔이 있는 스타 폴리(이소프렌)-블록-폴리(스티렌) 디블록 코폴리머의 구조
300 제2 블록 중합반응을 위한 제2 모노머(스티렌)의 첨가
305 제2 폴리머 블록, 폴리(스티렌)
310 제2 블록 중합반응을 위한 제3 모노머(4-비닐피리딘)의 첨가
320 제3 폴리머 블록, 폴리(4-비닐피리딘)
330 다관능성 개시제로부터 성장된 여덟 개의 팔이 있는 스타 폴리(이소프렌-b-스티렌-b-4-비닐피리딘) 트리블록 코폴리머의 구조
335 분리 장치
335' 센서들을 가진 분리 장치
340 장치 주입구
345 선택적 장치 잔류물 포트
350 복합적인 아키텍처를 포함하는 하나 이상의 BCP를 포함하는 이소포러스 재료
360 장치 배출구
370 관심 분석물을 검출하기 위한 전극들과 같은 센서들
새로운 것으로서 청구되며 US 특허증에 의해 보호되고 싶은 것:

Claims (20)

  1. 자기-조립 폴리머 재료로서,
    상기 재료는 매크로(macro), 메조(meso) 또는 마이크로(micro) 포어 중 하나 이상을 함유하고,
    상기 포어들의 적어도 일부는 이소포러스(isoporous)이며,
    상기 재료는 둘 이상의 화학적으로 구별되는 블록들을 갖는 블록 코폴리머 또는 블록 코폴리머들(block copolymers, BCPs)을 포함하고,
    상기 블록 코폴리머는 복합적인 아키텍처(architecture)를 더 포함하는, 자기-조립 폴리머 재료.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 재료의 적어도 일부는, 하나 이상의 블록 내에 또는 하나 이상의 블록에 인접해서 한 종을 초과하는 모노머/화학/배치(configuration)/구조/조성을 함유하는 블록 코폴리머인, 재료.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 재료의 적어도 일부는, 하나 이상의 블록 내에 또는 하나 이상의 블록에 인접해서 한 종을 초과하는 모노머/화학/배치/구조/조성을 갖는 디블록 코폴리머, 트리블록 코폴리머 또는 4차 이상의 고차 블록(즉, 테트라블록, 펜타블록 등)인, 재료.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 재료은 약 1nm 내지 약 200nm의 직경을 포함하는 메조 포어들을 갖는, 재료.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 블록 코폴리머는 약 1 x 103 내지 약 1 x 107 g/mol의 Mn을 갖는, 재료.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 블록 코폴리머는 1.0 내지 3.0의 PDI를 갖는, 재료.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 BCP의 하나 이상의 블록이 하기 특성들 중 하나 이상을 갖는, 재료:
    a. 낮은 Tg(25℃ 이하)
    b. 높은 Tg(25℃ 초과)
    c. 친수성
    d. 소수성
    e. 내화학성
    f. 화학적 반응성
    g. 화학적 기능성.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 재료의 적어도 일부는 하기의 폴리머 블록들 또는 이의 유도체들로 부터 선택된 적어도 하나의 유닛을 포함하는, 재료:
    a. 폴리(부타디엔)
    b. 폴리(이소부틸렌)
    c. 폴리(이소프렌)
    d. 폴리(에틸렌)
    e. 폴리(스티렌)
    f. 폴리(메틸 아크릴레이트)
    g. 폴리(부틸 메타크릴레이트)
    h. 폴리(에테르설폰)
    i. 폴리(메틸 메타크릴레이트)
    j. 폴리(n-부틸 아크릴레이트)
    k. 폴리(2-하이드록시에틸 메타크릴레이트)
    l. 폴리(글리시딜 메타크릴레이트)
    m. 폴리(아크릴산)
    n. 폴리(아크릴아마이드)
    o. 폴리(설폰)
    p. 폴리(비닐리덴 플루오라이드)
    q. 폴리(N,N-디메틸아크릴아마이드)
    r. 폴리(2-비닐피리딘)
    s. 폴리(3-비닐피리딘)
    t. 폴리(4-비닐피리딘)
    u. 폴리(에틸렌 글리콜)
    v. 폴리(프로필렌 글리콜)
    w. 폴리(비닐 클로라이드)
    x. 폴리(테트라플루오로에틸렌)
    y. 폴리(에틸렌 옥사이드)
    z. 폴리(프로필렌 옥사이드)
    aa. 폴리(N-이소프로필아크릴아마이드)
    bb. 폴리(디메틸아미노에틸 메타크릴레이트)
    cc. 폴리(아믹산)
    dd. 폴리(디메틸실록세인)
    ee. 폴리(락트산)
    ff. 폴리(이소시아네이트)
    gg. 폴리(에틸 시아노아크릴레이트)
    hh. 폴리(아크릴로니트릴)
    ii. 폴리(하이드록시스티렌)
    jj. 폴리(메틸스티렌)
    kk. 폴리(에틸렌이민)
    ll. 폴리(스티렌 설포네이트)
    mm. 폴리(알릴아민 하이드로클로라이드)
    nn. 폴리(펜타플루오로스티렌)
    oo. 폴리(2-(퍼플루오로헥실)에틸 메타크릴레이트)
    pp. 폴리(메타크릴산)
    qq. 폴리(에틸렌 설파이드)
    rr. 폴리(프로필렌 설파이드).
  9. 제1항의 재료의 제조방법으로서,
    a. 하나 이상의 화학 용매에 폴리머를 용해시키는 단계
    b. 폴리머 용액을 기판 또는 몰드 상으로, 또는 다이(die) 또는 템플릿을 통에 분배하는 단계
    c. 화학 용매의 적어도 일부를 제거하는 단계
    d. 상기 폴리머의 적어도 일부의 침전을 유발하는 비용매에 노출시키는 단계
    e. 임의로, 세척하는 단계
    를 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 화학 용매의 적어도 일부는 하기의 종류들로 부터 선택된 방법:
    a. 알코올,
    b. 알데하이드,
    c. 알칸,
    d. 아마이드,
    e. 아민,
    f. 사이클릭 방향족,
    g. 카복실산,
    h. 에스테르,
    i. 에테르,
    j. 케톤,
    k. 락탐,
    l. 니트릴,
    m. 유기할로겐화물,
    n. 폴리올,
    o. 설폰, 또는
    p. 설폭사이드.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 화학 용매의 적어도 일부가 하기의 것들 또는 이들의 유도체들 중 적어도 하나를 함유하는 방법:
    a. 아세톤,
    b. 아세트알데하이드,
    c. 메탄올,
    d. 에탄올,
    e. 에틸 아세테이트,
    f. 디메톡시에탄,
    g. 헥산,
    h. 클로로포름,
    i. 디클로로메탄,
    j. 아세토니트릴,
    k. 테트라하이드로퓨란,
    l. 사이클로헥산,
    m. 벤젠,
    n. 톨루엔,
    o. 디메틸 설폭사이드,
    p. 디메틸포름아마이드,
    q. 디메틸아세트아마이드,
    r. N-메틸-2-피롤리돈.
    s. 피리딘,
    t. 1,4-디옥세인,
    u. 아세트산,
    v. 포름산, 또는
    w. 프로판올,
    x. 설포레인.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 BCP 용액이 하나 이상의 추가 거대분자 또는 소분자를 더 포함하는, 방법.
  13. 관심 분석물을 함유하는 매질을 하나 이상의 제1항의 재료와 접촉시킴으로써 관심 분석물을 분리 또는 검출하는 공정.
  14. 액체들 또는 기체들을 분리 또는 여과하기 위해 하나 이상의 제1항의 재료를 사용하는 공정.
  15. 액체 또는 기체로부터 하나 이상의 바이러스를 여과, 분리 또는 제거하기 위해 하나 이상의 제1항의 재료를 사용하는 공정.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 재료는 하나 보다 많은 BCP를 포함하는, 재료.
  17. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 BCP의 적어도 일부는, 하나 이상의 블록 내에, 블록들 사이, 또는 적어도 하나의 블록의 말단에서 하나 보다 많은 별개의 모노머 유형을 포함하는, 재료.
  18. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 BCP의 적어도 일부는 분지된 것인, 재료.
  19. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 BCP의 적어도 일부는 가교된 것인, 재료.
  20. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 BCP의 적어도 일부는 고리 아키텍처인, 재료.
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