最新刊期
      2020 年 第 51 卷 6 期

        研究亮点评述

      • 宛新华
        2020, 51(6): 569-572. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20104
        摘要：序列可控高分子合成被称为高分子合成领域的“圣杯”和终极目标之一. 由于其合成难度极大，被科学家比喻成无法再次被打开的“潘多拉魔盒”. 最近，吉林大学的张越涛课题组利用“沮丧”†Lewis酸碱对(FLP)活性聚合体系在序列可控高分子合成方面取得了突破. 他们通过有机超强膦碱和含铝的Lewis酸组成的FLP体系，可以快速并且大量地将4种甲基丙烯酸酯类单体合成为一个53嵌段的聚合物，不仅把以前的记录足足提高了大约2.5倍，而且每一段的聚合度(dpn)高达50，也是以前的5倍. 该合成方法条件温和，过程简单，无需额外补加催化剂或是引发剂，每一段聚合只需要添加相应单体就可以快速进行，53嵌段聚合物仅需30 min就可以合成得到. 该FLP体系极具工业化应用前景，让科学家们看到了打开“潘多拉魔盒”的希望.  
        关键词：序列可控高分子;“沮丧”Lewis酸碱对;活性聚合;有机膦碱;潘多拉魔盒   
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        发布时间：2021-01-26

        专论

      • 吴昕昱,张好斌
        2020, 51(6): 573-585. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20015
        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，并对高性能电磁屏蔽纳米复合材料的发展前景进行展望.  
        关键词：纳米复合材料;石墨烯;二维过渡金属碳/氮化物;电磁屏蔽;结构设计   
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        发布时间：2021-01-26
      • 王梦竹,方颖,李勍,白璐璐,于海鹏,刘守新,李坚,陈文帅
        2020, 51(6): 586-597. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20037
        摘要：植物中含有自然界中储量最为丰富的天然高分子—纤维素. 植物具有多层级结构，在微观层面由细胞构成. 细胞的主体物质存在于细胞壁中，主要以纤维素纳米纤丝—基体复合结构形式存在，这种结构对植物的性能和功能起到了至关重要的作用. 采用化学纯化处理结合机械解纤策略，可以将细胞壁内部起支撑作用的纳米纤维素解离出来. 纳米纤维素展现出一维纳米纤维结构、高结晶度以及优异的力学性能和热性能，在许多领域均展现出巨大的应用潜力. 本文主要介绍我们课题组近几年对植物多层级结构、细胞特征、细胞壁生物合成以及细胞壁纳米结构的研究和思考，总结了在植物纳米纤维素化学纯化处理结合机械解纤法制备方面的研究进展，并对其存在的问题以及今后重点研究方向进行了总结和展望.  
        关键词：植物;细胞壁;纳米结构;纳米纤维素;机械解纤法   
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        发布时间：2021-01-26
      • 成梦娇,石峰
        2020, 51(6): 598-608. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20016
        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，根据宏观超分子组装过程的特点，分析阐述了组装体中存在不同界面匹配度的热力学亚稳态的问题；继而，从能量面的角度展开分析，总结和归纳了提高组装结构有序度的精准组装策略，包括：(1)利用组装体热力学稳定性差异，设计各向异性构筑基元诱导目标组装结构的形成，发展自纠错策略提高组装界面匹配度；(2)引入宏观构筑基元的组装动力学设计，使构筑基元发生自驱动运动并通过界面长程力取向，使组装界面达到高度匹配，实现近热力学平衡态的精准组装，直接获得精准结构. 进而，结合精准宏观超分子组装制备的有序结构，我们展望了其在构建组织工程支架方面的应用前景.  
        关键词：精准宏观超分子组装;动态组装/解组装;自纠错;各向异性构筑基元;界面自由能最小化原理   
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        发布时间：2021-01-26

        综述

      • 孙子扬,李华安,黄华华,石毅,陈永明
        2020, 51(6): 609-619. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20021
        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.  
        关键词：聚合物分子刷;单分子纳米颗粒;纳米医学;纳米载药系统;生物成像   
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        发布时间：2021-01-26

        论文

      • 张拨,余永高,刘治田,刘熙,段春晖,黄飞
        2020, 51(6): 620-631. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20011
        摘要：利用3,4-二氰基噻吩(DCT)为电子受体单元，苯并双噻吩(BDT)为电子给体单元，并结合不同侧链取代的噻吩为π桥，设计合成了一系列新型宽带隙共轭聚合物：PB3TCN-C32、PB3TCN-C36、PB3TCN-C36-R以及PB3TCN-C40. 这些聚合物具有较宽的光学带隙(> 1.8 eV)、较深的最高占有分子轨道(HOMO)能级. 与非富勒烯受体(IT-4F)结合制备了有机太阳电池器件，其中聚合物PB3TCN-C40实现了高达11.2%的能量转换效率(PCE)，其开路电压(Voc)为0.92 V，短路电流密度(Jsc)为18.9 mA cm−2，填充因子(FF)为0.64，是目前文献报道基于氰基噻吩类聚合物材料的最好结果. 同时，该体系具有低至0.6 eV的能量损失. 这些结果表明DCT是一种极具潜力的实现宽带隙、深HOMO能级共轭聚合物的构筑单元，有望实现更高能量转换效率的有机太阳电池.  
        关键词：有机太阳电池;共轭聚合物;宽带隙;给体材料;3,4-二氰基噻吩   
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        发布时间：2021-01-26
      • 徐纪华,陈印启,尹玉华,蒋润,王铮,李宝会
        2020, 51(6): 632-640. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19204
        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3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3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.  
        关键词：三嵌段共聚物刷;模拟退火;自组装;接枝点   
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        发布时间：2021-01-26
      • 尹学敏,秦亚伟,王莉,义建军,董金勇
        2020, 51(6): 641-648. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19213
        摘要：基于Ziegler-Natta催化剂进行丙烯多相共聚是制备聚丙烯多相共聚物的主要方法之一，由于线性乙丙橡胶(EPR)极易发生流动会影响聚合物的颗粒形态和橡胶相的相形态，因此，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，以解决上述问题. 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，而且硅氯基团遇水发生缩合反应可进一步提高支化/交联效率，进一步稳定聚合物的相形态，聚合物的力学性能得到较大的提升.  
        关键词：Ziegler-Natta催化剂;氯硅烷功能化非共轭α,ω-双烯烃;聚丙烯多相共聚物;相形态   
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        发布时间：2021-01-26
      • 赵晗,尚晴,杨萌,金帅,王洋洋,赵宁,尹晓品,丁彩玲,徐坚
        2020, 51(6): 649-655. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19208
        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)、示差扫描量热法(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，使得到的UHMWPE@ZnO和UHMWPE@TA-ZnO织物的防穿刺能力分别提升20%和42%.  
        关键词：超高分子量聚乙烯纤维;ZnO纳米棒;界面剪切;穿刺功   
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        发布时间：2021-01-26
      • 刘珠,洪鹏,向洪平,黄梓英,罗青宏,杨先君,刘晓暄
        2020, 51(6): 656-669. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19207
        摘要：首先通过水解缩合法制备出了不同巯基含量的无色透明巯基硅油(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出可逆/不可逆杂化双交联网络，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. 辐照强度为70 mW/cm2，Darocur1173加入量为1.0 wt%，―SH/―Vi摩尔比为1.5/1时，巯基-烯点击聚合具有较高的凝胶率、转化率及聚合速率，且固化速率不受离子交联网络的影响. 巯基-烯初网络形成后，进一步加热可促进离子网络的形成，提高弹性体力学性能. 此外，动态离子交联网络在弹性体中均匀分布. 增加离子交联网络可有效降低松弛活化能，有利于应力松弛及动态可逆性，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. 更重要的是，选用巯基硅油DE/15及离子交联网络含量仅15 wt%时，弹性体具有较优力学性能及自修复效率, 多次修复后的修复效率仍可高达90%以上, 同时快速固化的弹性体具有高达90%以上的可见光透光率. 为基于可逆动态离子缔合诱导的快速固化自修复透明有机硅材料提供一种新型可行的制备方法.  
        关键词：巯基-烯点击光聚合;动态离子交联;杂化双网络;自修复有机硅弹性体;巯基硅油   
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        发布时间：2021-01-26
      • 陈诗依,尤伟,俞炜
        2020, 51(6): 670-678. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20013
        摘要：研究了纳米粒子动态交联端羧基聚丁二烯的动力学行为. 除了利用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，着重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，但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.  
        关键词：类玻璃高分子;纳米粒子;动态流变学;双松弛   
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        发布时间：2021-01-26
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