ISSN 1000-3304CN 11-1857/O6

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高性能双极性聚合物半导体材料与晶体管器件
郭云龙
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.19221
[摘要](195) [HTML全文](70) [PDF 2422KB](7)
摘要:
有机聚合物半导体材料与晶体管器件是融合了化学、材料、半导体以及微电子等学科的前沿交叉研究方向. 聚合物半导体材料分子是该领域研究的重要内容,其中双极性聚合物分子半导体材料,兼具了电子和空穴的双重载流子输运能力而受到学术界的广泛关注. 本文总结了双极性聚合物半导体材料与器件的研究进展,重点介绍了我们在D-A型双极性聚合物分子半导体材料设计、加工技术与器件制备以及功能应用方面的研究工作,并论述了双极性聚合物分子半导体材料与器件研究过程中存在的科学问题及发展方向.
高分子功能材料图案化制备及其在光电领域的应用
耿悦, 高寒飞, 吴雨辰, 江雷
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.19218
[摘要](353) [HTML全文](153) [PDF 2892KB](15)
摘要:
基于半导体高分子功能材料的新型光电器件因其兼容性好、成本低、加工处理方便等特点逐渐走入人们的视野. 加工集成高性能高分子光电器件需要用到可控图案化技术,这也将成为未来物联网、光通信、智能社会的基础核心技术. 近年来,许多致力于此方面的研究取得了重要的成果. 本文总结了各类高分子材料图案化技术,包括光刻法、模具诱导法、印刷法、浸润性调控组装法的技术特点,然后归纳了高分子图案化技术在场效应晶体管、光电探测器、气体传感器、电致发光二极管、光伏器件等光电器件领域的研究进展,最后对未来这一领域发展的挑战与机遇进行了展望.
介电高分子及其纳米复合材料的电容储能应用
成桑, 李雨抒, 梁家杰, 李琦
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20001
[摘要](428) [HTML全文](222) [PDF 2520KB](29)
摘要:
静电电容器具有极快的放电速率和超高的功率密度,是先进电力与电子系统中的重要储能元件. 介电高分子凭借其高击穿、可自愈、低损耗、低成本等优势成为了广泛使用的电容器电介质材料. 然而,介电高分子能量密度偏低、热稳定性较差等问题制约了它们在大功率电力电子和紧凑型功率模块中的应用. 为了提高介电高分子的能量密度和满足其在高温环境下的应用需求,我们开展了一系列研究. 本文着重介绍了我们近年来在开发高性能聚合物基电介质材料及相关介电现象理论研究方面的进展. 主要内容涵盖基于聚偏氟乙烯的铁电聚合物、共聚物、纳米复合材料,以及聚合物基高温介电材料的制备与表征,还包括介电纳米复合材料界面微区特性的研究. 最后对介电高分子在电容储能应用领域仍存在的问题进行了总结,并展望了未来可能的研究方向.
液晶自组装多层级结构及其应用
郭清仪, 吴赛博, 钱妍, 胡伟
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20002
[摘要](273) [HTML全文](497) [PDF 4739KB](8)
摘要:
液晶的分层组装与刺激响应特性使其在先进功能材料的开发与应用领域具有独特的优势. 通过特定的技术手段诱导其自组装行为,可带来新奇的光学、机械、电磁等性能,进而实现一系列全新的技术应用. 本文主要针对近晶相、胆甾相、蓝相这三种特殊的液晶相态,系统介绍了多形态焦锥畴结构,分层油纹,螺旋结构,双螺旋扭曲柱立方晶格等多层级结构,重点论述了材料组分优化,几何结构限制以及外场激励等条件下液晶多层级结构的大面积精细操控,回顾了其在粒子操控、表面改性、光子技术等领域的相关技术应用,并总结展望了液晶组装技术与应用的发展前景.
具有“杀菌-释菌”功能转换的智能抗菌表面
于谦, 陈红
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20031
[摘要](393) [HTML全文](251) [PDF 2306KB](61)
摘要:
细菌在生物材料表面的黏附和后续生物被膜的形成会引起一系列严重后果,因此赋予生物材料表面抗菌性能成为国内外科研工作者们的研究热点. 然而目前常见的抗菌策略主要集中在杀死表面黏附的细菌,而忽略了死细菌在表面的积累所引起的如抗菌效率下降、二次污染等诸多问题. 针对此,研究者们提出了“杀菌-释菌”功能转换的智能抗菌策略并以此发展了一系列智能抗菌表面. 本专论基于我们课题组的研究成果,根据杀菌剂与材料表面结合方式的不同(永久固定杀菌剂、可重复负载杀菌剂和不需要杀菌剂),对近年来智能抗菌表面领域的研究进展进行了评述. 这些智能抗菌表面能够在杀灭细菌后及时清除表面残留的死细菌,从而保持了长效抗菌功能. 最后对该领域未来的研究方向进行了展望.
镍/聚氨酯复合材料的导电网络在拉伸中的演变
田可, 邓华, 傅强
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.19228
[摘要](257) [HTML全文](165) [PDF 1458KB](15)
摘要:
一种独特的电性能形变敏感行为—镍/聚氨酯复合材料的电阻率在20%拉伸应变下呈现近6个数量级的降低,导致该行为的填料网络演变机理仍不清晰. 针对该现象,本文通过交流阻抗分析考察了2种具有不同拉伸敏感特性的镍/聚氨酯复合材料体系在不同应变下各种微观参数对频率的依赖性. 采用尼奎斯特曲线拟合得到的数据及参数计算了团聚体电阻、团聚体之间电阻在拉伸下的变化,以此推测了2种复合材料体系在拉伸时导电网络不同的变化模式. 结果表明,对于27.5 vol%填料含量的复合材料,在拉伸时由于团聚体维度发生变化使得逾渗在拉伸下发生,即拉伸逾渗现象. 而25 vol%填料含量的复合材料由于填料含量远低于逾渗区域,即使团聚体维度发生变化也没有连续的导电网络产生. 本工作为导电高分子复合材料在拉伸时导电网络的变化提供了新的理解,并为拉伸敏感导电高分子复合材料的网络研究提供新的思路.
高性能锂离子电池正极黏合剂研究进展
王亚丽, 刘丙学, 田国峰, 齐胜利, 武德珍
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19215
[摘要](243) [HTML全文](120) [PDF 2613KB](16)
摘要:
正极黏合剂是维持锂离子电池正极结构稳定性的关键材料,对于锂离子电池的能量密度及安全性具有重要作用. 本文综述了锂离子电池正极黏合剂材料的研究及应用进展,重点介绍了锂离子电池正极黏合剂对于正极材料及锂离子电池电化学性能的影响,详细总结了以聚偏氟乙烯(PVDF)、聚酰亚胺(PI)、功能性聚合物黏合剂为代表的油溶性黏合剂和以聚丙烯酸(PAA)、羧甲基纤维素(CMC)为代表的水溶性黏合剂的特点:PVDF具备良好的化学稳定性,黏合效果较好,但耐高温性能差且在电解液中易溶胀;PI的耐高温性能优异,机械性能较好,但成本相对较高;功能性聚合物黏合剂具备良好的导电性,可有效抑制 Li-S 锂电池中多硫化物的穿梭效应,但制备工艺复杂;PAA的柔性较好,抗高压能力较强,但是力学性能较差;CMC具有良好的分散性,机械强度较大,因脆性较大需与丁苯橡胶(SBR)配合使用. 结合已有的研究报道,探讨了高性能锂离子电池先进正极黏合剂材料的未来发展方向及前景.
后磺化法精确可控合成主链型磺化聚苯喹喔啉及其质子交换膜性能研究
刘璐, 陈康成
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19203
[摘要](241) [HTML全文](318) [PDF 1384KB](10)
摘要:
以不同摩尔比的4,4′-双(4-(2-苯基乙二酮基)苯氧基联苯、4,4′-双(2-苯基乙二酮基)二苯醚与3,3′,4,4′-四氨基联苯共聚制备聚喹喔啉,经后磺化法得到一系列磺化度可控的磺化聚苯基喹喔啉(SPPQ). 模型化合物确认,磺酸基团精确接入电子云密度较高的含醚键的联苯片段的2,2′-位上,证明通过单体分子结构设计与后磺化法结合,可使磺酸基团在温和条件下,按预想接入到聚合物主链上,达到磺化度和磺化位置精确可控的目的. SPPQ的相对黏度均在3.8 dL/g以上. 通过溶液涂膜法制备的主链型磺化聚苯基喹喔啉质子交换膜(SPPQ PEM)的吸水率都低于39%,尺寸变化率为2.1% ~ 13%,且随着IEC和温度的提高而线性增加. 如,80 ℃下,IEC高达2.21 meq/g的SPPQ-5的膜面和膜厚方向的尺寸变化率仅为11%和13%,具有良好的形状维持能力. 热重分析表明,SPPQ PEM在320 ℃左右脱去磺酸基团,550 ℃左右发生聚合物主链降解,具有良好的热稳定性. Fenton试剂测试表明,SPPQ PEM开始破碎的时间随IEC的增加而缩短,在20 ℃时,IEC较低的SPPQ-1 (1.29 meq/g)破碎时间可达151 h,而IEC较高的SPPQ-5(2.21 meq/g)破碎时间缩短至81 h. PEM的质子传导率随温度和IEC的增加而显著提高,最高可达64 mS/cm,由于磺酸基团和喹喔啉酸碱对的形成以及吸水率偏低的原因,这一数值远低于Nafion.
官能团化POSS及多臂星形聚酯的合成与表征
梁益玮, 刘鹏, 尹树杏, 刘景瑞, 张明祖, 何金林, 倪沛红
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19210
[摘要](446) [HTML全文](229) [PDF 1464KB](36)
摘要:
利用八乙烯基多面体齐聚倍半硅氧烷(OVPOSS)与2-巯基乙醇、1-巯基甘油或半胱胺盐酸盐发生高效的“巯基-烯”点击化学反应,制备了表面分别含有8个或16个羟基以及8个氨基的3种POSS衍生物POSS-8OH、POSS-16OH和POSS-8NH2,采用核磁共振波谱(1H-, 13C-NMR)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)详细表征了它们的化学结构. 随后,利用POSS-8OH和POSS-16OH中的羟基分别引发ε-己内酯(ε-CL)和2-乙氧基-2-氧代-1,3,2-二氧磷杂环戊烷(EOP)进行开环聚合,成功合成了疏水性八臂和十六臂星形聚己内酯(POSS-8PCL和POSS-16PCL)以及亲水性八臂星形聚磷酸酯(POSS-8PEEP). 利用FTIR、1H-NMR、13C-NMR、凝胶渗透色谱(GPC)和热失重分析(TGA)表征了星形聚酯的化学结构、分子量和分子量分布以及热稳定性.
光敏层厚度与退火温度调控对聚3-已基噻吩光电探测器性能的影响
高诗佳, 王鑫, 张育林, 张赛, 乔文强, 王植源
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19206
[摘要](547) [HTML全文](368) [PDF 1006KB](71)
摘要:
以聚3-己基噻吩(P3HT)为给体材料,富勒烯衍生物(PC61BM)为受体材料,制备了一系列结构为ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PC61BM/C60/Al的体异质结光电探测器. 研究了120、160、180与200 nm不同光敏层厚度,100、120、130、140与150 °C不同退火温度等条件对器件性能的影响,并采用原子力显微镜(AFM)对光敏层形貌进行了分析. 研究发现,基于180 nm厚光敏层、150 °C退火处理的器件,在−2 V的偏压下550 nm处有最大响应度,为268 mA/W,并且在470 ~ 610 nm范围内响应度都超过了200 mA/W;基于180 nm厚光敏层、120 °C退火处理的器件有最大线性动态范围,为95 dB. 研究表明,适当厚度的光敏层有利于提高光吸收效率与器件的光伏性能;退火处理,可以使光敏层形成均匀的互穿网络结构,进而减小空穴与电子的复合概率,提高器件的光伏性能.
十二烷基硫酸钠对聚乙烯醇亚浓水溶液流变行为的影响
徐绍深, 杜淼, 宋义虎, 吴子良, 郑强
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19178
[摘要](646) [HTML全文](433) [PDF 1087KB](48)
摘要:
表面活性剂会影响聚乙烯醇(PVA)分子间及分子内氢键形成,进而改变其水溶液的流变响应. 本文在确定十二烷基硫酸钠(SDS)在PVA亚浓水溶液中的临界聚集浓度(CAC)和临界胶束浓度(CMCP)基础上,考察了SDS对PVA亚浓溶液(10 wt%)流变行为的影响. 研究发现,不同浓度SDS (csur)对PVA水溶液稳态流变行为的影响差异较大: (1) 当csur < CAC,随着csur增加,复合溶液的表观黏度(ηa)变化不大;(2) 当CAC < csur < CMCPηacsur增加而下降,csur = CMCP时,ηa最低,且该区域内显示较宽的第二平台;(3) 当csur > CMCP,随着csur增加,胶束起物理交联点作用,ηa增大,复合溶液的动态储能模量亦显著增大. 加入SDS后,PVA体系内结合水的数目降低,但当csur > CMC后,结合水的数目几乎不变,黏流活化能也表现出相近的变化规律. 与稀溶液相比,SDS对PVA亚浓溶液的降黏幅度较大.
聚多巴胺/聚乙烯亚胺共沉积中间层增强薄膜复合正渗透膜性能
王少飞, 虞源, 吴青芸
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19193
[摘要](650) [HTML全文](330) [PDF 1388KB](32)
摘要:
以聚多巴胺/聚乙烯亚胺(PDA/PEI)共沉积于三醋酸纤维素(CTA)多孔支撑膜表面形成中间层,再结合界面聚合法获得聚酰胺薄膜,构建了PDA/PEI共沉积中间层改性薄膜复合(TFC)正渗透(FO)膜. 通过傅里叶变换衰减全反射红外光谱法、扫描电子显微镜、原子力显微镜、溶质截留法、水接触角仪等研究了PDA/PEI共沉积中间层对CTA膜和TFC膜的表面结构和性质的影响. 研究结果表明,PDA/PEI共沉积使得CTA膜表面变得更为平滑,表面孔径减小至(30.0 ± 4.1) nm,且表面孔径分布趋于均一. 同时,在PDA/PEI共沉积改性CTA膜表面界面聚合得到的聚酰胺层呈现出更均匀的叶片状结构和优异的亲水性. 基于此,具有PDA/PEI共沉积中间层的TFC正渗透膜显著提高了水通量(FO模式:(7.1 ± 2.3) L/(m2·h)),较空白TFC膜提升了57.6%. 同时,中间层改性TFC膜具有更低的反向盐通量(FO模式:1.4 ± 0.1 g/(m2·h))和“净盐通量”(FO模式:(0.2 ± 0.06) g/L),与空白TFC膜相比分别下降了83.9%和90.6%. 说明PDA/PEI共沉积中间层不仅能有效提升TFC正渗透膜的水渗透性,而且大幅提升了膜的截盐性和渗透选择性.
异丁烯与对氯甲基苯乙烯正离子共聚合研究
杨科, 刘强, 文帅, 徐舒心, 施晨琦
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19179
[摘要](773) [HTML全文](404) [PDF 1495KB](72)
摘要:
以四氯化钛(TiCl4)、二氯乙基铝(AlEtCl2)、倍半铝(AlEt1.5Cl1.5)、三氯化铝(AlCl3)等路易斯酸为共引发剂,水或枯基醇(CumOH)为引发剂,在−80 °C下的正己烷/二氯甲烷(V/V = 6/4)的混合溶剂内,研究了异丁烯(IB)与对氯甲基苯乙烯(p-CMS)的正离子共聚合. 利用示差凝胶渗透色谱仪(GPC-RI)以及核磁氢谱(1H-NMR)对共聚物的表观分子量及分子量分布、共聚组成等进行分析,采用Kelen-Tüdős与Yezreielv-Brokhina-Roskin法计算了单体竞聚率,初步探讨了p-CMS与IB正离子共聚合的反应机理. 结果表明,AlEtCl2、AlEt1.5Cl1.5、AlCl3均可催化大分子间的烷基化反应,产生凝胶;TiCl4作为共引发剂,可以得到无凝胶单峰分布共聚物;邻位氯甲基苯乙烯(o-CMS)不能参与共聚,p-CMS的共聚活性较低,IB与p-CMS的单体竞聚率为rIB = 4.67,rp-CMS = 0.70;随反应时间延长,共聚物中p-CMS的含量及共聚物分子量均逐渐增加;p-CMS单体自身几乎不参与引发,共聚到大分子链后,苄基氯缓慢参与引发,形成支化. 提高共聚合温度至− 60和− 40 °C,聚合速率降低,p-CMS的引发活性未发生明显变化.
氢气对氯硅烷功能化非共轭α,ω-双烯烃和丙烯共聚物链结构的影响
尹学敏, 秦亚伟, 张丽洋, 马帅, 董金勇
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19187
[摘要](577) [HTML全文](282) [PDF 1145KB](32)
摘要:
基于Ziegler-Natta催化剂的氯硅烷功能化非共轭α,ω-双烯烃与丙烯共聚,在水的引发下脱水缩合可有效地形成长支链结构的聚丙烯树脂. 而氢气常作为丙烯聚合中的链转移剂,调控聚丙烯的分子量,基于此,研究了氢气对氯硅烷功能化非共轭α,ω-双烯烃与丙烯共聚物链结构的影响. 核磁共振氢谱(1H-NMR)测试结果表明,氢气抑制了氯硅烷功能化非共轭α,ω-双烯烃的插入,随着氢气用量的增加,共聚物分子链中端基乙烯基含量由0.12 mol%降低到0.05 mol%. 熔体流变行为测试结果显示,聚合物熔体的储能模量、损耗模量和零剪切黏度均随着氢气用量增加而降低,这主要是由于相对分子质量减小和长支链密度的减少.
(Salen)TiIVCl2配合物催化环氧化物和环酸酐开环交替共聚
李帅, 王昱博, 季鹤源, 陈崇民, 陈晓璐, 潘莉, 王彬
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20049
[摘要](174) [PDF 1129KB](15)
摘要:
合成、表征了一类具有salen型配体骨架的TiIV配合物(Salen)TiIVCl2,并研究了它们在催化环酐/环氧开环交替共聚合时的催化性能与催化行为. 这些配合物在结构上与传统的(Salen)MIIICl配合物(M = Al,Co和Cr)不同,在配位平面的轴向有两个Cl-基团,不存在空的配位点.以双(三苯基膦)亚胺氯化物(PPNCl)为助催化剂,(Salen)TiIVCl2配合物可以有效催化常见环酸酐和环氧化物开环交替共聚合,生成具有完美交替结构的聚酯. 聚合活性取决于Salen-TiIV配合物路易斯酸性、配体骨架和单体结构. 初步的链引发反应机理研究表明,(salen)TiIVCl2配合物中的轴向Cl-基团可与助催化剂中的阴离子发生配体交换而引发聚合反应.
单茂钪催化苯乙烯衍生物与异戊二烯共聚合的研究
段阳芷, 姜磊, 刁凯颖, 郭方
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20027
[摘要](151)
摘要:
研究了单茂钪(C5Me4SiMe3)Sc(CH2C6H4NMe2-o)2催化异戊二烯(IP)与苯乙烯衍生物对氯苯乙烯(St-Cl)、4-二甲基硅氢苯乙烯(St-SiHMe2)共聚合的性能,通过NMR、GPC和DSC对所获共聚物的微观结构和热性能进行表征分析. 结果表明,在室温氯苯溶剂中,改变IP和苯乙烯衍生物的用量,单茂钪均可以催化IP与St-Cl、St-SiHMe2共聚合,获得了组成可控(IP含量21 ~ 95 mol%)、高分子量(Mn = 3.1×104 ~ 15.9×104)、窄分布(Mw/Mn = 1.21 ~ 1.92)的IP/St-Cl和IP/St-SiHMe2两类共聚物,共聚物中IP形成1,4-和3,4-结构单元,苯乙烯衍生物形成间规聚合结构. 苯乙烯衍生物取代基的电负性直接影响共聚合活性和共聚物的序列分布. IP与St-SiHMe2共聚合活性(105 g聚合物molSc-1h-1)远高于IP与St-Cl共聚合活性(104 g聚合物molSc-1h-1);相同共聚合条件下St-SiHMe2的插入率高于St-Cl. 单茂钪催化IP与St-Cl共聚合获得了梯度共聚物,IP/St-Cl共聚物具有源自聚IP链段的玻璃化转变温度(Tg = -1 ~ 5C)和源自间规聚St-Cl链段的熔点(Tm = 314 ~ 318 C). 单茂钪催化IP与St-SiHMe2共聚合获得无规共聚物,IP/St-SiHMe2共聚物具有一个Tg,该Tg值(12 ~ 82 C)随St-SiHMe2含量(13 ~ 79 mol%)的增加而线性增加.
α-烯烃基甲基二氯硅烷调控丙烯多相共聚制备高熔体强度高抗冲聚丙烯
张志箭, 王莉, 祖凤华, 洪柳婷, 秦亚伟, 董金勇
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20017
[摘要](85)
摘要:
作为最重要的热塑性高分子材料之一,聚丙烯在材料力学性能上的缺陷主要表现为冲击韧性尤其是低温韧性差,在熔体加工中的缺陷主要表现为熔体强度低,如何综合改善这两方面的性能是丙烯聚合和聚丙烯结构设计研究的重要问题. 本文利用α-烯烃基甲基二氯硅烷调控丙烯多相共聚,在聚合反应完成后通过对聚合物进行水解处理,在共聚物中产生长链支化结构,制备了同时具有高熔体强度和高冲击韧性的新型聚丙烯. 共聚物的凝胶渗透色谱(GPC)和熔体流变学测试结果均表明长链支化结构的存在,而试样断面扫描电镜(SEM)则清楚给出其以聚丙烯为基体和以乙丙无规共聚物橡胶(EPR)为分散相的相分离形态. 共聚物在拉伸流变测试中表现出高熔体强度和显著的应变强化效应,在力学性能测试中显现出高缺口冲击强度.
聚合物基纳米复合材料结构设计与电磁屏蔽性能研究
吴昕昱, 张好斌
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20015
[摘要](130)
摘要:
聚合物纳米复合材料以其质量轻、易加工成型、耐化学腐蚀等优秀特性成为电磁屏蔽材料的研究热点. 复合材料的导电性是影响电磁屏蔽性能的关键因素. 而聚合物基体中导电网络结构则决定了材料内部的电子传输效率,从而在很大程度上决定材料导电性能. 合理的结构设计可以解决纳米填料在基体中易团聚、难分散的问题,实现低渗滤阈值、高导电性能/电磁屏蔽与多功能化的统一. 我们围绕聚合物纳米复合材料的关键科学问题展开研究,取得一些创新性研究成果: 1) 通过填料/基体界面调控,实现复合材料连续导电网络的构筑.制备系列低渗滤阈值聚合物导电复合材料;2) 发展三维导电结构预先构筑新方法,制备出高效导电网络,实现电磁屏蔽复合材料结构功能一体化设计与制备;3) 提出构建多界面结构策略,实现聚合物电磁屏蔽复合材料的轻量化设计. 本专论针对我们研究成果进行总结,并展望高性能电磁屏蔽纳米复合材料发展前景.
聚合物热激活延迟荧光材料的分子设计与器件性能
华磊, 闫寿科, 任忠杰
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.19224
[摘要](264) [PDF 1611KB](17)
摘要:
聚合物热激活延迟荧光(TADF)材料应用于有机发光二极管(OLEDs)中以来,取得了飞速的发展,迄今为止已经报道了多种不同分子结构及性能优异的聚合物TADF发光材料。它们具有不含重金属的化学结构,100%的理论内量子效率,并易于通过溶液加工进行大面积制造的优势。尽管如此,在使用聚合物开发低成本显示和照明产品时,仍有许多问题需要克服,例如相比于小分子较低的量子效率、高亮度下的效率滚降和器件稳定性较差。本文总结了不同结构TADF聚合物的研究进展,重点介绍了我们课题组在长链型TADF聚合物设计与OLEDs器件性能方面的研究工作,论述了TADF聚合物存在的问题与未来发展。
纤维蛋白原类淀粉样聚集膜的制备及其性能研究
杨庆敏, 刘永春, 陈立新, 杨鹏
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20051
[摘要](39) [PDF 1763KB](4)
摘要:
利用血液中含量丰富的糖蛋白—纤维蛋白原,通过纤维蛋白原与还原剂三(2-羧乙基)磷盐酸盐(TCEP)反应,制备了基于纤维蛋白原类淀粉样聚集的纳米薄膜。利用荧光光谱、远紫外-圆二色谱等光学表征手段,探究了纤维蛋白原与TCEP反应的动力学过程及其二级结构的变化;通过透射电子显微镜对薄膜结构进行了表征;用原子力显微镜和光学椭偏仪探讨了反应时间、纤维蛋白原浓度、TCEP溶液pH值以及浓度对薄膜厚度的影响,通过原子力显微镜表征了其在不同溶剂中浸泡的稳定性;最后通过薄膜的血小板吸附实验和对蛋白质的吸附实验,表征了其抗污能力。实验结果表明:通过反应条件的控制,实现了对薄膜厚度的可控,且薄膜在不同的环境中表现出优异的稳定性;薄膜表现出了对血小板、蛋白质、生物体液(如胎牛血清、牛奶等)等非特异性吸附的良好的抵抗能力,有望作为新一代生物基抗污材料运用于表/界面改性领域。
锂二次电池用类三明治结构电解质的研究进展与展望
刘亭亭, 张建军, 于喆, 吴瀚, 张津宁, 唐犇, 崔光磊
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19196
[摘要](305)
摘要:
设计和开发高性能电解质对于提升锂二次电池的安全使用性能和电化学性能十分必要.类三明治结构电解质是一类新兴的,具有特殊两层、三层或多层对称或非对称结构的电解质体系.针对不同锂二次电池种类及其特性,类三明治结构电解质通过调控多层材料的结构和构筑方法,可以发挥出特定的、最优的功能.类三明治结构电解质实现了不同材料的性能优势互补,强弱协同,充分发挥了每一部分的作用,同“刚柔并济”电解质设计理念相吻合,同时也是对中国传统“阴阳相生,刚柔并济”哲学思想的致敬.截止目前,类三明治结构电解质已经在高电压锂电池、固态锂电池、锂金属电池和锂硫电池等方面展现出多功能应用:(1)提高离子电导率;(2)提高负极界面相容性,抑制锂枝晶生长;(3)提高正极界面抗氧化性能;(4)防止过渡金属离子溶出游弋到负极;(5)防止多硫化物穿梭.且近几年类三明治结构电解质发展尤为迅速,展示出极其广阔的应用前景.基于此,本综述从类三明治结构电解质特定应用方面思考重点论述了类三明治结构电解质的类型、制备、功能以及在高性能锂二次电池中的研究进展.文末还对类三明治结构电解质未来可能的发展趋势及存在的挑战进行了深入分析和阐释.本综述必将会对锂二次电池高性能电解质的设计、开发和研究工作起到非常好的理论指导和思路借鉴意义.“刚柔并济”类三明治结构电解质必将在未来高性能二次电池开发过程中发挥重要作用.
高分子材料调控肿瘤免疫微环境的研究进展
缪玮珉, 巫佳思, 童其松, 黄永聪, 杜金志
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.19227
[摘要](165)
摘要:
随着肿瘤免疫疗法在临床应用取得巨大突破,通过抗肿瘤免疫反应提高抗肿瘤疗效的治疗方式受到了广泛的关注。然而,肿瘤组织存在复杂的免疫抑制性微环境,主要包括多种免疫抑制性细胞,如调节性T细胞(Tregs)、髓系来源抑制性细胞(MDSCs)和肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)等,以及免疫细胞、肿瘤细胞等分泌的大量细胞因子、趋化因子、代谢产物等。通过调控或逆转免疫抑制性微环境,可以有效提高抗肿瘤疗效。长期以来,高分子材料作为重要的药物递送载体受到广泛关注,但是其在调控肿瘤免疫微环境的功能及应用尚没有引起足够的重视。本文结合肿瘤免疫微环境的特征及其导致的治疗挑战,重点阐述近年来高分子材料在调控肿瘤免疫微环境,改善肿瘤治疗效果的研究进展。
全共轭聚噻吩类和聚硒吩类嵌段共聚物的凝聚态结构调控
尹悦, 翟大龙, 陈舒雯, 尚鑫, 李立心, 彭娟
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.19220
[摘要](176)
摘要:
嵌段共聚物可发生微相分离形成丰富的介观尺度上的相结构,而共轭聚合物是一类具有特殊的力学、导电性能或光电功能的半刚性链高分子。全共轭嵌段共聚物因其兼具两者的特性而备受瞩目。本文着重介绍了近年来本课题组在基于全共轭聚(3-烷基噻吩)和聚(3-烷基硒吩)嵌段共聚物体系的研究进展,通过改变体系的分子结构包括主侧链结构,侧链的烷基长度及取代基团等以及对体系在溶液状态及薄膜状态进行后处理包括改变溶剂、热处理、溶剂蒸气处理等来调控体系的微相分离行为和结晶行为,实现对材料凝聚态结构的调控。在此基础上,以有机场效应晶体管和聚合物太阳能电池器件作为最终体现聚噻吩或聚硒吩类体系凝聚态结构与性能关系的平台,将获得的调控体系凝聚态结构的有效策略用于实现其半导体材料物理性能的提升。
氯硅烷功能化非共轭α,ω–双烯烃对聚丙烯多相共聚物相形态的可控研究
尹学敏, 秦亚伟, 王莉, 义建军, 董金勇
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19213
[摘要](182)
摘要:
基于Ziegler-Natta 催化剂进行反应器丙烯多相共聚是制备聚丙烯多相共聚物的主要方法之一,在聚合过程中线性EPR极易发生流动和聚集,造成聚合物颗粒之间发生粘连,因此对聚丙烯多相共聚物颗粒形态以及EPR相形态的控制尤为关键. 本文通过在聚合中引入氯硅烷功能化非共轭α,ω-双烯烃,使其参与乙丙无规共聚并使EPR发生同步交联,是解决上述问题的有效方法. 结果显示,氯硅烷功能化非共轭α,ω-双烯烃引入后EPR分子链之间形成交联结构,有效抑制了EPR液滴的流动和聚集,使聚合物具有良好的颗粒形态, EPR相以较小的相畴尺寸均匀地分散在PP基体中,且聚合物的力学性能得到较大的提升.
接枝点分布对ABA三嵌段共聚物刷自组装形态的影响
徐纪华, 陈印启, 尹玉华, 蒋润, 王铮, 李宝会
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19204
[摘要](273) [PDF 1719KB](17)
摘要:
采用模拟退火方法研究了接枝点分布对ABA 三嵌段共聚物刷在选择性溶剂中自组装形态的影响,其中溶剂对A单体为不良溶剂,对B单体为良溶剂. 主要以高接枝密度体系为例,研究了均匀接枝、区域随机接枝和全随机接枝时共聚物刷聚集体的形态,分别构建了三种接枝方式下体系的相图,并考察了接枝点分布对ABA三嵌段共聚物刷形态的影响机制. 研究表明三种接枝方式下,ABA三嵌段共聚物刷体系形成相图大致相同,并且单层A聚集体结构与双层A聚集体结构在相图中的分界线相同;接枝点分布主要对底部的A富集层胶束形态产生影响,而对顶层胶束形态影响很小. 在随机接枝时,接枝点的密度涨落导致底层A聚集体不易形成较规则的形态,其长程有序性较低.
基于Ugi多组分反应的赖氨酸与糠醛的直接聚合
陶月, 陈金龙, 王士学, 陶友华
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20025
[摘要](159)
摘要:
赖氨酸和糠醛是廉价且产量丰富的可再生资源,均可以从玉米及其副产物中获得. 发展新的聚合方法使赖氨酸与糠醛在温和条件下高效地转化为高附加值聚合物具有十分重要的意义. 本文报道了基于Ugi多组分反应的Nɑ-叔丁氧羰基-L-赖氨酸、糠醛与叔丁基异腈的聚合. 聚合条件温和,无需使用催化剂,且所得聚合物的相对数均分子量Mn最高可达10.0 kg/mol. 特别是,聚合在水中也可顺利进行,可以避免有毒溶剂的使用,符合绿色化学发展理念. 1H-NMR、1C-NMR及MALDI-TOF-MS的结果证实所得聚合物具有类肽的结构. 在此基础上,推测Nɑ-叔丁氧羰基-L-赖氨酸、糠醛与叔丁基异腈的聚合符合Ugi反应的一般机理,即糠醛首先与氨基缩合形成亚胺,再经过两次的亲核加成、Mumm重排以及酰基转移反应,最终形成具有类肽结构的聚合物. DSC测试结果表明聚合物玻璃化转变温度(Tg)为116 ℃,无明显熔点. 所获得的聚合物在生物降解材料及生物医用材料等领域具有潜在的应用价值,这为赖氨酸和糠醛的直接聚合以及可再生资源的高附加值利用开辟了一条新的路径.
PEDOT在电磁屏蔽领域的应用
高晗, 张扬
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20071
[摘要](47) [PDF 1562KB](1)
摘要:
随着现代电子信息技术的迅猛发展,电磁干扰问题日益严重,发展综合性能优异的电磁屏蔽材料具有重要意义。聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene),PEDOT)具有分子结构简单、能隙小、电导率高等特点,为高性能电磁屏蔽材料的实现提供了新途径。同时,随着对材料电磁屏蔽性能研究的深入以及制备技术的进步,将PEDOT与其他材料复合,通过合理的组分选择与结构设计,可以协同发挥各组分间电磁匹配特性,从而使PEDOT更好地满足柔性显示、智能可穿戴设备、高频器件、高精密电子设备等应用领域对电磁屏蔽材料“厚度薄、密度低、屏蔽强、屏蔽带宽宽”的具体要求。近年来,较多的研究致力于此并取得重要的成果。本文对以PEDOT为功能组分的电磁屏蔽材料的最新研究进展进行了综述,将近年来PEDOT及其与不同功能组分复合(包括导电组分、磁性组分及无电磁特性组分)构筑的电磁屏蔽材料体系的制备及电磁性能进行归纳总结,重点讨论电磁组分,微观结构与电磁屏蔽特性的联系,及其电磁屏蔽机理与性能优化方式,并对PEDOT在电磁屏蔽研究领域的机遇与挑战进行了展望.
基于DNA纳米结构的分子间相互作用研究
李浩, 郝亚亚, 王飞, 刘刚, 王丽华
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20055
[摘要](50)
摘要:
研究生物分子间的相互作用是研究生命本质过程中必不可少的环节. 近年来,随着DNA纳米技术的发展,研究人员开始利用DNA纳米结构研究分子间相互作用. 利用DNA分子间碱基互补配对原则,DNA链可以自组装形成各种不同的DNA纳米结构. DNA纳米结构具有高度的可编程性和可寻址性,可以利用这些性质采取不同的方式将待测体系修饰在DNA纳米结构上,而且可以精确控制分子的排布、种类、数目等,因此可以作为研究分子间相互作用的模板. 在此基础上结合单分子技术,如单分子荧光成像(SMF)、原子力显微术等(AFM),可以实现对单个分子的行为观测. 本文简述了DNA纳米结构作为研究平台的构建,以及在研究分子间相互作用中的应用,最后对DNA纳米技术的发展进行了总结与展望.
双交联网络有机硅弹性体的制备及其自修复性能研究
刘珠, 洪鹏, 向洪平, 黄梓英, 罗青宏, 杨先君, 刘晓暄
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19207
[摘要](341)
摘要:
通过有效地构筑可逆动态键(共价键或非共价键),可开发出具有自修复性能的有机硅弹性体. 由于动态键的键能低,通常该有机硅弹性体的力学性能一般较差,而且由于有机硅材料相容性问题,一般体系不透明. 本文首先通过水解缩合法制备出无色透明的巯基硅油(PDMS–SH),然后通过PDMS–SH与端乙烯基硅油的光诱导点击反应和羧基硅油与氨基硅油的热可逆动态离子交联构建的可逆/不可逆杂化双网络,制备出一种可快速UV固化及优异自修复性的有机硅透明弹性体. 选用辐照强度70mW/cm2,Darocur 1173加入量1.0wt.%及–SH/–Vi摩尔比1.5/1时,巯基-烯点击聚合具有较高的转化率及聚合速率,且不受离子交联网络的影响. 增加离子交联网络可有效降低松弛活化能,有利于应力松弛,同时热处理工艺有利于动态离子网络的移动及解离-重组过程,从而有利于双网络结构的形成及修复效率的提升. 更重要地是,快速固化的弹性体具有高达90%以上的可见光透光率,同时多次修复后的修复效率仍可高达90%以上. 为基于可逆动态离子缔合诱导的快速固化自修复有机硅材料提供一种新型可行的制备方法.
基于共轭聚合物的纳米粒子用于肿瘤的近红外二区荧光成像及光热治疗
黄婷, 陈妍, 孙鹏飞, 范曲立, 黄维
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19192
[摘要](504) [PDF 1099KB](28)
摘要:
为提高生物组织荧光成像质量以及对肿瘤的高效光热治疗,设计合成了一种新型的窄带隙共轭聚合物(BDT-TTQ),并通过纳米沉积的方式将聚合物制备成水溶性纳米粒子(BDT-TTQ NPs). 该共轭聚合物纳米粒子在1000-1200 nm近红外二区范围具有较好的吸收,在1064 nm的激发光下能实现1200-1400 nm的近红外二区荧光成像. BDT-TTQ NPs纳米粒子可以实现对在小鼠活体血管的高清晰度近红外二区荧光成像. 此外,BDT-TTQ NPs纳米粒子在1064 nm激光下展现出优异的光热转换效率,并对体外的肿瘤细胞以及小鼠的异质瘤具有高的光热杀伤能力.
活性负离子聚合制备八臂星形嵌段共聚物及其氢化反应研究
王彬, 张明祖, 何金林, 倪沛红
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20035
[摘要](230)
摘要:
首先使用活性负离子聚合法合成(聚苯乙烯-b-聚异戊二烯)锂(PS-PI-Li)活性链,再利用其与八乙烯基多面体齐聚倍半硅氧烷(OVPOSS)发生偶联反应,通过分级沉淀去除少量低偶联产物,即可得到纯的八臂星形嵌段共聚物(PS-PI)8POSS;最后,采用对甲苯磺酰肼(TSH)对(PS-PI)8POSS中的PI链段进行氢化加成反应,制得另一种含有饱和烃链段的新型八臂星形嵌段共聚物(PS-HPI)8POSS,并初步探究TSH投料量和反应时间对氢化加成反应的影响。采用凝胶渗透色谱(GPC)、核磁共振氢谱(1H-NMR)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)详细表征了聚合物的化学结构、分子量和分子量分布,并利用热失重分析(TGA)测试了(PS-PI)8POSS在氢化加成反应前后的热稳定性.
精准宏观超分子组装
成梦娇, 石峰
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20016
[摘要](156)
摘要:
宏观超分子组装是近年来超分子科学的新兴研究方向,其本质是表面修饰有大量超分子官能团的宏观构筑基元的界面组装. 由于组装过程中存在有较多热力学亚稳态,导致最终产生大量非精准组装体,整体结构有序度低,制约了其在高性能超分子材料方面的应用,因此,如何实现精准宏观超分子组装,构建有序超分子结构,成为了制约宏观超分子组装发展的瓶颈问题之一. 本专论从宏观超分子组装的概念与组装机制出发,系统阐述了基于“组装体热力学稳定性差异”和“组装动力学途径调控”的精准组装思想,归纳了构筑基元界面匹配度大于90%的精准宏观超分子组装方法,并展望了精准组装有序结构在组织工程支架方面的应用.
聚合物分子刷在纳米载体领域的应用
孙子扬, 李华安, 黄华华, 石毅, 陈永明
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20021
[摘要](160)
摘要:
聚合物分子刷是一种通过共价键连接的单分子纳米材料,与通过超分子自组装获得的纳米组装体相比,其在复杂的生理环境中具有更好的循环稳定性。另外,可以通过调控聚合物分子刷主链与侧链的相对长度,即调控长径比,获得类似于球状、棒状、蠕虫状的纳米颗粒,为研究具有相同化学组成不同形貌的纳米颗粒的生理行为提供了研究平台。因此,本文总结了近十年来聚合物分子刷在小分子药物输送、基因负载、生物成像等纳米医学领域的相关研究进展,并展望了聚合物分子刷在纳米医学领域的发展前景。
高灵敏度二维光子晶体水凝胶Cu2+传感器
刘晨辉, 刘根起, 任宸锐, 史红凯, 薛珂, 曹云雷, 李欢欢, 刘建勋
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20030
[摘要](71)
摘要:
以聚苯乙烯二维光子晶体阵列为模板,戊二醛为交联剂,制备了聚乙烯醇二维光子晶体水凝胶(PVA 2DPCH),再以巯基乙酸为酯化剂,通过聚乙烯醇(PVA)的巯基化改性,得到巯基化聚乙烯醇二维光子晶体水凝胶(PVA-SH 2DPCH)。利用德拜环法,研究了PVA-SH 2DPCH对Cu2+的响应行为。结果表明,PVA-SH 2DPCH对Cu2+具有超灵敏响应,在Cu2+溶液中,凝胶收缩,其德拜环直径(D)随Cu2+浓度的增大而增大,当Cu2+浓度由0增加至10-15mol/L时,其德拜环直径即可增加0.45cm,当浓度继续增大到10-7mol/L时,其德拜环直径(ΔD)可增加0.85cm。当Cu2+浓度在10-15mol/L-10-7mol/L范围内时,PVA-SH 2DPCH的德拜环直径变化(ΔD)与Cu2+浓度(C)呈线性关系,其线性回归方程为ΔD=1.195+0.0493×logC,(ΔD/cm,C/mol/L),R2=0.99899。以制备的PVA-SH 2DPCH为Cu2+传感器,利用德拜环法表征溶液中Cu2+的浓度,方法简单快速兼具无标记、可视化检测的特点,为现场实时检测Cu2+提供了可能.
ZnO纳米棒改性UHMWPE纤维及其性能研究
赵晗, 尚晴, 杨萌, 金帅, 王洋洋, 赵宁, 尹晓品, 丁彩玲, 徐坚
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.19229
[摘要](153)
摘要:
采用低温水热法在超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维表面成功制备了致密均匀的ZnO纳米棒阵列,利用纳米棒阵列与树脂形成啮合结构,有效增强了纤维和树脂之间的界面结合强度. 采用扫描电镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)、热重分析(TGA)、X射线衍射(XRD)等手段对纤维改性前后结构与性能变化进行了分析,并通过单丝拔出实验表征了其与环氧树脂间的界面剪切强度(IFSS);探索了反应时间、前驱液浓度对界面性能的影响. 研究结果表明这种改性方法对纤维的本征性能几乎无影响,改性后纤维增重仅5%,而与树脂复合后界面剪切强度提升58%,单丝拨出时破坏发生在纳米棒阵列与纤维之间. 进一步,利用该方法对UHMWPE织物进行改性,发现使用单宁酸可提高纳米棒阵列与纤维之间的结合力,使得得到的UHMWPE@ZnO和UHMWPE@TA-ZnO织物的防穿刺能力分别提升20%和42%.
纳米粒子交联类玻璃高分子材料的动力学行为和流变行为研究
陈诗依, 尤伟, 俞炜
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20013
[摘要](241)
摘要:
动态交联聚合物通过在聚合物的网络中引入动态共价键,使得材料能够发生结构的重排继而获得可加工性,因而在聚合物材料中有着广阔的应用前景. 除了传统的熔融重塑以及应力松弛行为来研究其动态行为和可加工性,本文还通过线性和非线性动态流变学,研究揭示了粒子交联类玻璃高分子材料与分子交联类玻璃高分子、粒子填充高分子复合材料的差异. 与分子交联体系相比,粒子交联体系末端区的松弛主要来源于粒子的扩散运动,可逆共价网络对模量的贡献较弱,并且减慢了粒子扩散的速度. 与粒子填充体系相比,在粒子交联体系中,粒子需要在动态共价键解离之后才能从粒子笼中逃出.
间甲钴粘合体系在轮胎骨架材料中的粘合机理研究
殷浩, 宋彦哲, 李云峰, 杜孟成, 逄见光, 史新妍
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19184
[摘要](229)
摘要:
为验证与进一步探索粘合树脂及钴盐对轮胎与镀铜钢丝帘线的增粘作用机理,选取传统粘合树脂R80与两种新型粘合树脂HT1005和H620,通过对两种新型粘合树脂的结构分析、橡胶硫化特性、静态T抽出测试与力学性能测试,并设计了一种新的粘合层强度测试方法与粘合层表征方法,进行机理探索,得出如下结论:含有羟基的极性粘合树脂会在橡胶硫化时,会由于与非极性天然橡胶的极性差异产生的热力学不相容从而产生自动相分离,向橡胶与镀铜钢丝的界面层进行迁移汇集,且极性越高迁移能力越强,产生一个介于橡胶与镀铜钢丝之间的树脂富集层,因为粘合树脂交联反应温度为140℃左右,会在天然橡胶硫化反应时发生同步交联反应,粘合树脂形成的网络模量高于橡胶硫化网络,会增强镀铜钢丝与橡胶之间的粘合层强度,并形成一个镀铜钢丝与橡胶之间的模量过渡层,进一步增强粘合层.且极性越强,树脂网络交联程度与橡胶硫化网络交联程度越接近,增粘效果越好;钴盐会活化橡胶中的S,使更多的S迁移到镀铜钢丝表面从生成更多硫化亚铜键,增强粘合.
高分子固液复合界面与液体粘附调控
程舒曼, 郭璞, 衡利苹
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.19226
[摘要](154)
摘要:
界面粘附是高分子复合材料重要的性质之一,实现界面粘附的精准调控对促进这类材料的发展和应用具有至关重要的作用. 本文重点从稳定性调控、方向性调控以及智能调控三个方面综述提升固液复合界面粘附可控性的工作. 最后,概述了这类材料目前存在的问题并展望了其未来发展的方向.
高分子在氧化铝纳米孔道中受限结晶的研究进展
刘国明, 施光宇, 王笃金
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20003
[摘要](167)
摘要:
高分子材料在微纳米尺度常常表现出不同于本体的物理性质. 对结晶性高分子来说,在纳米受限空间的结晶机理、结晶结构和动力学特征都与本体材料有所不同. 本文总结了近年来基于多孔氧化铝纳米模板(AAO)开展的高分子受限结晶的研究进展,重点介绍了本课题组的工作. 研究发现,在AAO模板中,高分子结晶的过冷度大大增加,成核机理从本体的异相成核转变为均相成核或表面成核;高分子结晶结构通常表现为各向异性,动力学因素、热力学因素和界面性质均对取向结构有重要影响;受限情况下高分子结晶速率大大降低,表现出“成核控制”的动力学特征;空间受限使高分子结晶度降低,倾向于形成亚稳态晶型. 最后,对该领域尚待解决的问题进行了展望.
聚乙二醇生物相容性与结合水关系的单分子力谱研究
许俊, 曹楠普, 肖尧鑫, 罗仲龙, 鲍雨, 崔树勋
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19219
[摘要](239) [PDF 490KB](12)
摘要:
聚乙二醇(PEG)优良的生物相容性使其成为了生物材料领域的明星分子. 虽然PEG在生物材料领域的应用十分广泛,但关于其具备良好生物相容性的分子机理依然不清楚. 本文中,我们利用单分子力谱技术及基于量子力学计算的高分子单链模型研究了PEG在水环境及小分子非极性有机溶剂中的单链力学行为. PEG在两种环境中的单链力学行为差异主要来源于结合水重排所额外消耗的能量(Ew). 我们发现这一能量与生物大分子的Ew最为接近,这可能是PEG具备良好生物相容性的一个重要因素.
聚苯胺/贵金属复合纳米材料的可控合成及催化应用
周传强, 韩杰, 郭荣
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20010
[摘要](201) [PDF 3644KB](12)
摘要:
导电高分子/贵金属复合纳米材料因其在催化、传感、表面增强拉曼、光热治疗等诸多领域的应用前景而受到广泛关注. 本文主要介绍我们课题组近年来利用可控合成策略制备的负载型和包埋型两种结构聚苯胺/贵金属复合纳米材料,以及利用复合纳米材料的结构和功能特性,对其在多相催化领域的应用、结构与催化性能之间构效关系的探索.

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目录
高分子学报2020年3月第3期目录
2020, 50(3).
[摘要](108) [PDF 2320KB](11)
摘要:
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专论(特约专论)
原子力显微镜研究高分子超薄膜结晶机理及功能化调控
张彬
2020, 51(3): 221-238. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19185
[摘要](852) [HTML全文](425) [PDF 4038KB](103)
摘要:
近十年来,随着功能高分子单晶(含单层或寡层片晶)工程及应用研究的不断深入,除了纳米尺度结晶形貌的表征以外,多功能原子力显微镜还被用于研究分子结构、结晶条件和后处理条件对功能高分子晶体性能(电、热、光、磁等)的影响,进一步还可采用扫描探针加工技术(机械刻蚀、电致刻蚀和热致刻蚀等)对其性能进行调控以构筑功能化聚集态结构和微图案. 另一方面,超薄膜中单层或寡层片晶可为研究高分子结晶提供合适的模型体系,与原子力显微镜相结合,不但可以原位、实空间、高分辨地研究高分子的成核与生长过程(生长形态演变和生长动力学),还可以用于研究亚稳态折叠链片晶厚度和形态随热处理温度与时间的演化,从而加深对片晶内有序差异、片晶增厚与熔融行为和自诱导成核的认识.
综述
基于天然萜类的可持续性聚合物
郝杰, 高玉霞, 陈厚睿, 胡君, 巨勇
2020, 51(3): 239-266. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19180
[摘要](1066) [HTML全文](521) [PDF 6068KB](198)
摘要:
随着可持续发展观念的逐步深入,可持续性聚合物已发展成为当今高分子领域的研究热点之一. 萜类化合物作为自然界中一类来源广泛的天然资源,具有多种可修饰位点和丰富的功能性,由它出发制备可持续性聚合物,不仅可以简化聚合物的合成步骤,还可以赋予聚合物独特的立体构型、良好的生物活性和生物相容性等特点,进而拓展其在表面涂层、生物医药、组织工程等领域中的应用. 本文综述了近年来国内外基于天然萜类可持续性聚合物的研究进展,从萜类化合物的结构特点出发,系统介绍了基于天然萜类可持续性聚合物的合成策略、特性及应用.
论文
侧基含羟基的主链偶氮苯液晶共聚酯的合成及其光响应行为
彭亚婷, 王涛, 李杭, 杨荣, 李锦春
2020, 51(3): 267-276. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19177
[摘要](715) [HTML全文](406) [PDF 1625KB](64)
摘要:
以4,4'-双(6-羟基己氧基)联苯(BHHBP)、4,4'-双(6-羟基己氧基)偶氮苯(BHHAB)为液晶基元,利用苹果酸二乙酯(DM)和苯基丁二酸(PSA)采用无规共聚,合成了侧基含羟基的偶氮苯液晶共聚酯(Az-LCP). 先在液晶态下拉伸取向,然后用六亚甲基二异氰酸酯(HDI)交联制备单畴取向偶氮苯液晶交联网络. 通过核磁共振氢谱(1H-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)测试,对合成的Az-LCP进行结构表征,通过示差扫描量热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)、偏光光学显微镜(POM)等对其液晶相变行为进行表征,研究了偶氮苯含量、交联密度、薄膜厚度对其光致弯曲行为的影响. 结果表明,偶氮苯含量10%,交联12 h的Az-LCP1具有最佳的光致弯曲回复行为.
双烯烃橡胶复分解-加氢制备端羧基聚烯烃
王茜茜, 戴璐, 介素云, 李伯耿
2020, 51(3): 277-286. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19171
[摘要](730) [HTML全文](419) [PDF 1845KB](55)
摘要:
采用烯烃复分解法,以双烯烃橡胶为原料,在Grubbs II代催化剂和链转移剂(马来酸)的作用下制得相应的端羧基聚二烯烃,通过对甲苯磺酰肼/三正丙胺试剂对其进一步加氢得到端羧基聚烯烃. 主要研究了反应时间、反应温度、橡胶中双键/催化剂摩尔比、橡胶中双键/链转移剂摩尔比等因素对产物分子量及分子量分布的影响. 通过核磁共振氢谱(1H-NMR)和碳谱(13C-NMR)、红外光谱(FTIR)、凝胶渗透色谱仪(GPC)、热重分析(TGA)和示差扫描量热分析(DSC)对产物的结构和性能进行了测试表征. 结果表明,通过调整橡胶中双键/催化剂的摩尔比或橡胶中双键/链转移剂的摩尔比可以调控产物的分子量. 另外,采用该方法制得的端羧基聚丁二烯具有较高的反式1,4-结构含量,与原料相比其顺式1,4-结构含量大幅下降,从而对产物的性能产生一定影响;而以异戊橡胶为原料时并没有观察到该现象. 端羧基聚二烯烃经加氢反应后转变成端羧基聚烯烃,具有更好的热稳定性. 该方法合成步骤简单,产物分子量可控,为功能材料的制备提供了新的可能.
邻苯二酚-四乙烯五胺改性超高分子量聚乙烯纤维
赵晗, 尚晴, 杨萌, 金帅, 王洋洋, 赵宁, 尹晓品, 丁彩玲, 徐坚
2020, 51(3): 287-294. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19172
[摘要](667) [HTML全文](406) [PDF 1246KB](55)
摘要:
应用Cat-TEPA改性超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维,在难黏附的纤维表面形成均匀涂层. 采用透射电子显微镜(TEM)、红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、示差扫描量热(DSC)、热重分析(TGA)和静态接触角测试等手段对其结构和性能进行了表征,并通过单丝拔出实验研究改性前后纤维与环氧树脂之间的界面剪切强度(IFSS),探索了反应物配比、反应时间对表面性能的影响,并确定最佳改性条件. 结果表明Cat-TEPA共沉积改性未影响纤维的结晶和热稳定性,改性后纤维表面浸润性得到改善,且适当增加反应时间和TEPA含量能够提高纤维和树脂之间的IFSS,当Cat-TEPA摩尔比为1:4,反应时间为24 h时效果最佳,与未改性纤维相比,界面剪切强度提升约44%.
高储能密度聚酰亚胺/钛酸钡/水滑石复合薄膜的制备与性能
李芙蓉, 赵剑英, 郭海泉, 高连勋
2020, 51(3): 295-302. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19164
[摘要](637) [HTML全文](360) [PDF 1211KB](67)
摘要:
利用零维纳米粒子与二维纳米片在聚合物基体中的协同分散,构筑纳米粒子/二维纳米片/聚酰亚胺(PI)三元复合体系,系统研究了零维-二维组合纳米填料对复合材料介电常数、击穿强度、储能密度以及机械性能的影响. 结果表明:采用氟碳表面活性剂插层修饰可以将水滑石剥离为水滑石二维纳米片(HT),在此纳米片溶液中分散钛酸钡纳米粒子(BT),并进行聚酰亚胺的原位聚合. 在聚合物溶液形成薄膜的过程中,二维纳米片和纳米粒子的协同作用抑制了各自的团聚,改善了2种纳米填料在聚合物薄膜中的分散状况. 在所制备的PI/BT/HT复合薄膜中,HT有利于改善BT在PI基体中的均匀分散,提高了薄膜的击穿强度,进而提升了复合薄膜的储能密度. 与仅加入20%BT相比,在聚酰亚胺中同时加入2种填料20% BT和1% HT时,击穿强度达到354.4 kV/mm, 储能密度达到2.58 J/cm3,分别提高了12.4%和14.6%. 因此,在纳米粒子/聚合物复合材料中增加少量二维纳米片就可以显著改善其性能,这种方法有望在更多纳米复合功能材料领域得到应用.
高性能可回收环氧树脂及其复合材料的制备与性能研究
汪东, 李丽英, 柯红军, 许孔力, 卢山, 龚文化, 张欢, 王国勇, 赵英民, 赵宁
2020, 51(3): 303-310. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19167
[摘要](730) [HTML全文](478) [PDF 1365KB](96)
摘要:
采用戊二酸酐为固化剂,乙酰丙酮锌为催化剂制备了一种综合性能优异的高性能可回收环氧树脂. 系统研究了固化剂及催化剂含量对树脂结构、热学及动态性能的影响,实现了树脂组成的优化设计. 基于酯交换反应的热可逆性,制备的vitrimer树脂通过物理热压方法可实现良好回收,力学强度保持率可达80%. 采用RTM工艺制备的碳纤维织物增强vitrimer树脂复合材料表现出与传统热固性树脂基复合材料相当的力学性能,并且通过醇类溶剂热降解树脂的方法,可实现复合材料中碳纤维的高效无损回收,回收率近100%.
两嵌段共聚物反相溶剂中组装结构转变动力学的模拟研究
于春阳, 李善龙, 李珂, 周永丰
2020, 51(3): 311-318. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19173
[摘要](634) [HTML全文](388) [PDF 1281KB](59)
摘要:
利用耗散粒子动力学方法,分别研究了不同结构的组装体在改变溶剂的选择性后,在溶液及界面上的结构演变动力学. 模拟结果表明,在改变溶剂的选择性后,大球形胶束在溶液中转变形成反向球形胶束,而在界面上则转变形成反向环状胶束,当前模拟结果与已有的实验结果一致. 此外,模拟结果还预测出,在改变溶剂的选择性后,环状胶束在溶液中转变形成反向环状胶束,而在界面处受限形成反向的支化蠕虫状胶束;蠕虫状胶束则在溶液中转变形成反向环状胶束,而在界面处受限形成多层纳米球结构;囊泡在溶液中转变形成分散的小胶束聚集体,而在界面处受限形成球形的补丁纳米粒子.
  • 主编: 张希

    创办时间: 1957

    主管: 中国科学院

    主办: 中国科学院化学研究所
             中国化学会

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