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    2020 年 第 51 卷 7 期
    本期目录 本期封面

      研究亮点评述

    • 刘冬生
      2020, 51(7): 679-680. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20113
      摘要：华东理工大学胡爱国等依据纳米孔对聚合物的尺寸筛选原理，提出了一个实现可控逐步聚合的新策略，实现了尺寸选择的反应活性控制，最终获得了PDI为1.1左右的窄分布聚合物.  
      关键词：逐步聚合;可控;分子量分布   
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      发布时间：2021-01-26

      快报

    • 龙家伟,史小慧,刘博文,卢鹏,陈力,王玉忠
      2020, 51(7): 681-686. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20125
      摘要：通过芳香族亲核取代反应合成了一系列含硅氧烷基元主链结构的半芳香族共聚酰胺. 研究发现，共聚酰胺具有较高的分子量和较窄的分子量分布. 硅氧烷结构的引入不仅赋予了共聚酰胺低的吸水率，而且使其能保持良好的力学性能，当硅氧烷结构含量为10 mol%时，拉伸强度达到80.0 MPa，缺口冲击强度为4.8 kJ/m2，可与商品化HTN产品相媲美. 阻燃性能测试结果可知，在不添加磷、卤等传统阻燃剂的情况下，随着硅氧烷结构含量的增加，共聚酰胺表现出良好的阻燃抗熔滴效果. 当共聚酰胺中硅氧烷结构含量为10 mol%时，极限氧指数可达33.5%，可通过UL-94垂直燃烧V-0级.  
      关键词：共聚酰胺;硅氧烷间隔基元;力学性能;阻燃   
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      发布时间：2021-01-26

      专论

    • 罗锦添,欧阳希凯,刘庚鑫
      2020, 51(7): 687-697. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20056
      摘要：巨型分子是一类新型高分子，其构建基元为结构更具刚性的分子纳米粒子，如多面体齐聚倍半硅氧烷(POSS)等. 将多个分子纳米粒子三维连接而形成的一类巨型分子能够保持三维形状，这不同于传统的一维链状高分子. 我们采用流变学手段研究了一系列处于本体条件、且具有不同直径的巨型分子，发现在玻璃化转变温度之上，其动力学由其直径决定. 这与传统高分子中缠结主导的动力学截然不同：当巨型分子的直径跨过临界直径时，其松弛时间增加至少108倍；在临界直径以上的巨型分子不能扩散和松弛，表现出储能模量的平台，而且模量随温度线性增加，对应于分子纳米粒子的受限运动. 跳出传统高分子的框架，巨型分子展现出不同于“蛇形运动”、“缠结”和“管子模型”的新规律，成为连接高分子体系和胶体体系的桥梁. 随机一级相变理论推测，玻璃化转变时协同运动区域的直径大约为微观运动单元直径的6倍，这个分界与实验中巨型分子的临界直径一致，因此我们将这种类似于玻璃化的状态称为协同玻璃态. 以这些巨型分子为代表的软团簇或可类比为玻璃化中的协同运动区域，将为研究玻璃化转变提供新的实验支持.  
      关键词：巨型分子;流变学;动力学;软团簇;协同玻璃态;缠结   
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      发布时间：2021-01-26
    • 刘凯,李敬敬,马俊,柳柏梅,马超
      2020, 51(7): 698-709. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20074
      摘要：源自蛛丝、蚕丝、贻贝胶的生物力学结构蛋白及其材料在高技术领域具有重要的应用前景. 目前人工合成生物力学蛋白面临着蛋白种类和序列较单一、化学作用机制不清楚、结构优化复杂、性能不稳定、量产困难等诸多问题. 因此实现力学功能蛋白的分子理性设计、精准高效合成和性能调控是该领域面临的挑战. 目前合成生物学技术的发展为力学结构蛋白的优化设计、合成以及材料性能提高提供了新的思路和策略. 本专论将集中探讨合成结构性蛋白研究近况、进展和技术突破. 重点展开对基于蛛丝序列和非蛛丝序列的人工蛋白的设计与合成的讨论，并突出它们在构建高强纤维和高强粘合剂材料方面的应用. 最后并对合成蛋白及力学应用领域的发展进行评述和展望.  
      关键词：结构蛋白;合成生物学;力学性能;纤维;黏合剂   
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      发布时间：2021-01-26

      综述

    • 刘亭亭,张建军,于喆,吴瀚,张津宁,唐犇,崔光磊
      2020, 51(7): 710-727. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19196
      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，可实现不同材料的性能优势互补，同“刚柔并济”电解质设计理念相吻合. 基于此，本综述详细梳理了类三明治结构电解质在高电压锂电池、固态锂电池、锂金属电池和锂硫电池等方面展现出的多功能应用：(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. 并从类三明治结构电解质特定应用方面出发，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作用. “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.  
      关键词：类三明治结构;电解质;锂二次电池;界面相容性;展望   
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      发布时间：2021-01-26
    • 李浩,郝亚亚,王飞,王丽华,刘刚
      2020, 51(7): 728-737. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20055
      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，DNA纳米技术在分子间相互作用的研究中发挥了重要作用，取得了一系列进展. 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. 本文首先简述了DNA纳米结构作为研究平台的构建，然后对DNA纳米结构在研究分子间相互作用中的应用进行了阐述，包括用作锚定平台、提供具有一定机械性能的支架以及提供纳米级的微环境，最后对DNA纳米技术的发展进行了总结与展望.  
      关键词：DNA纳米技术;分子间相互作用;单分子成像   
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      发布时间：2021-01-26

      论文

    • 陶月,陈金龙,王士学,陶友华
      2020, 51(7): 738-743. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20025
      摘要：报道了基于Ugi多组分反应的Nα-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. 核磁共振氢谱(1H-NMR)、核磁共振碳谱(13C-NMR)及基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(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Nα-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 °C，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路径.  
      关键词：Ugi多组分反应;赖氨酸;糠醛;可再生资源   
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      发布时间：2021-01-26
    • 张志箭,王莉,祖凤华,洪柳婷,秦亚伟,董金勇
      2020, 51(7): 744-753. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20017
      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.  
      关键词：α-烯烃基甲基二氯硅烷;丙烯多相共聚;长链支化结构;高熔体强度;聚丙烯抗冲共聚物   
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      发布时间：2021-01-26
    • 许俊,曹楠普,肖尧鑫,罗仲龙,鲍雨,崔树勋
      2020, 51(7): 754-761. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19219
      摘要：聚乙二醇(PEG)优良的生物相容性使得其在生物材料领域的应用十分广泛，但关于其具有良好生物相容性的分子机理依然不清楚. 本文利用单分子力谱技术研究了PEG生物相容性与其结合水之间的关系. PEG在非极性有机溶剂-壬烷及磷酸盐缓冲液(PBS)中的力-距离(F-E)曲线之间存在显著的差异. 通过实验分析及单分子理论模型验证发现这一差异主要是由PEG结合水重排所导致的. 对壬烷及PBS中的F-E曲线间的面积差进行积分得到PEG结合水重排所额外消耗的能量(Ew)为 ~ 1.59 kBT/unit (3.93 kJ/mol). 通过对比发现，此Ew与生物大分子的Ew最为接近. 我们推测这一与生物大分子相近的Ew值保证了PEG在生物体内既不会引起严重的能量波动也不会影响其他分子的行为，这可能是PEG具有优良生物相容性的一个重要因素.  
      关键词：聚乙二醇;生物相容性;结合水;单分子力谱   
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      发布时间：2021-01-26
    • 刘晨辉,刘根起,任宸锐,史红凯,薛珂,曹云雷,李欢欢,刘建勋
      2020, 51(7): 762-770. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20030
      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10−15 mol/L时，其德拜环直径即可增加0.45 cm，当浓度继续增大到10−7 mol/L时，其德拜环直径(ΔD)可增加0.85 cm. 当Cu2+浓度在10−15 ~ 10−7 mol/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.  
      关键词：二维光子晶体;水凝胶;Cu2+;化学传感器;巯基化聚乙烯醇;德拜环   
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      发布时间：2021-01-26
    • 林秀崇,王胤然,姜磊,郭方
      2020, 51(7): 771-776. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20023
      摘要：采用(C5Me4SiMe3)Sc(CH2C6H4NMe2-o)2 (1)、(C5Me4SiMe3)Sc(CH2SiMe3)2(THF) (2)两种单茂钪催化剂，考察了其催化10-二甲基硅基-1-癸烯(Decene-SiH)均聚合以及与乙烯共聚合的性能，并通过NMR、GPC和DSC对所获共聚物的微观结构和热性能进行了分析. 结果表明，在室温1.01 × 105 Pa 乙烯压力下，单茂钪2对乙烯与Decene-SiH共聚合表现了极高的催化活性(105 g聚合物molSc−1 h−1)，Decene-SiH转化率达99%. 改变Decene-SiH用量，获得了组成可控(Decene-SiH含量8 mol% ~ 50 mol%)、高分子量(7.2 × 104 ~ 10.0 × 104)、窄分布(Mw/Mn = 1.35 ~ 1.63)的乙烯/Decene-SiH共聚物. 当共聚物中Decene-SiH含量小于12 mol%时，Decene-SiH孤立插入聚乙烯链中；当共聚物中Decene-SiH含量大于26 mol%时，Decene-SiH可孤立和连续插入聚乙烯链中. 不同组成的乙烯/Decene-SiH共聚物具有一个118 ~ 130 °C的熔点，共聚物中Decene-SiH含量为50 mol%时具有一个−71 °C的玻璃化转变温度. 共聚物中Decene-SiH含量增加，聚乙烯结晶度明显降低. 乙烯/Decene-SiH共聚物中“Si―H”基团与烯丙基缩水甘油醚、N,N-二甲基丙烯酰胺、p-N,N-二甲基氨基苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯4种物质在Karstedt's催化剂作用下发生硅氢加成反应，实现了“Si―H”基团100%转化，有效地将乙烯/Decene-SiH共聚物中“Si―H”基团转变为其他的极性基团，获得了4种具有亲水性质的功能化聚乙烯.  
      关键词：钪;聚乙烯;功能化;共聚合;硅氢加成   
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