Precise control of the shape and nanostructure of block copolymer (BCP) particles are of great interest for their shape-dependent physical properties. Here, we exploit the blend of poly(styrene-$block$-1,4-butadiene) (PS-$b$-PB) BCP and poly(methylmethacrylate-$statistical$-(4-acryloylbenzophenone)) (P(MMA-$stat$-4ABP)) sCP within the colloidal confinements to develop a series of particles with different symmetry. The key strategy for tuning the particle shape is to systematically control the incompatibility between the BCP and sCP by varying the mole fraction of 4ABP in sCPs ($\phi_{4ABP}$) and the volumetric ratio of sCPs in total blend ($f_{sCP}$). The particles were produced by membrane emulsification method to have monodisperse particle size and shape, and the particle shape can be tuned sequentially from striped ellipsoid to Janus-sphere, to cone-shaped with the increase of $\phi_{4ABP}$ and $f_{sCP}$. In particular, the shape-anisotropy of cone-shaped particles was systematically controlled by varying the size and Janusity, which is supported by quantitative calculation from the modified theoretical model. Furthermore, the importance of the shape control of monodispersed cone-shaped particles was demonstrated by investigating the colloidal coating property of these particles.
모양과 내부 구조가 제어된 블록공중합체 입자는 독특한 모양과 정렬된 나노구조에서 기인하는 광학적, 유변학적, 전기적 특성을 가질 수 있다. 제한된 에멀젼 공간 내에서 블록공중합체가 자가조립되면 내부 구조를 가지는 구형의 입자 뿐 만 아니라 타원, 렌즈, 라즈베리 형태 등 다양한 모양을 가질 수 있다. 본 연구에서는 새로운 모양을 가지는 고분자 입자를 제조하기 위해 블록공중합체와 랜덤공중합체를 블랜딩하는 접근을 시도하였다. 뿐 만 아니라 입자의 벌크 특성을 확립하기 위해 멤브레인 유화법을 통한 균일한 입자를 제조하였다. 특히 랜덤공중합체를 이루는 고분자들의 조성과, 전체 블랜드 내에서 랜덤공중합체가 차지하는 분율의 체계적인 조절을 통해 두 공중합체의 분리 강도를 조절하였고, 이를 통해 타원형에서 야누스-구형, 콘 모양으로의 순차적인 입자 모양 변화를 구현하였다. 특히 새롭게 제조한 콘 모양 입자에 집중하여, 입자의 크기, 블록공중합체와 랜덤공중합체의 비율 조절에 따른 종횡비를 제어하였고, 이는 입자의 모양을 이론적으로 예측할 수 있는 자유 에너지 이론 모델을 통해서도 한 번 더 검증하였다. 이렇게 종횡비가 제어된 균일한 콘 모양 입자의 종횡비에 따른 코팅 특성 또한 제시하였다.
