最新刊期
      2021 年 第 52 卷 10 期

        专论

      • 陈帅,严淑珍,印杰,姜学松
        2021, 52(10): 1245-1261. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21072
        摘要：微纳米图案赋予了材料表面独特的光学、电学、声学、力学以及生物学等特性，其中具有动态变化形貌的表面图案能够实现对材料表面性能原位实时调控，可用于构建智能表面. 能够改变临时拓扑形貌并在外界刺激下恢复初始状态的一类动态表面材料称为图案记忆表面(pattern memory surface, PMS). PMS在浸润性调节、智能显示、电子器件和信息安全等多个领域具有重要的应用前景，涉及化学、物理、材料和生物多个学科交叉领域，是智能材料研究热点之一. 然而，由于基底材料对高分子链在微观尺度上的运动具有束缚作用，如何构筑动态可调的拓扑形貌记忆表面一直是该领域面临的难题. 基于此，本专论试图定义高分子材料图案记忆表面特征，并总结PMS有关研究的新进展. 重点讨论基于褶皱图案构建PMS的优势，进而介绍了PMS作为智能材料在动态光栅、防伪、反射式显示、细胞培养等领域的应用，同时展望PMS的发展前景.  
        关键词：图案记忆表面;动态图案;褶皱;刺激响应;智能材料   
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        发布时间：2023-12-20
      • 阚斌,万相见,李晨曦,陈永胜
        2021, 52(10): 1262-1282. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21088
        摘要：近年来有机太阳能电池发展迅速，活性层材料起到至关重要的作用. 在众多活性层材料中，由于其化学结构确定、能级和吸收易调控以及其特殊的电子云分布等特点，寡聚物型A-D-A结构活性层材料成为领域研究的热点和重点. 本文围绕A-D-A结构寡物聚型小分子光伏材料，首先对基于寡聚噻吩以及苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩的A-D-A给体材料进行系统的分析和讨论，对分子的结构-性能关系进行总结；然后讨论基于芴和苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩的两类A-D-A受体材料；总结了我们基于A-D-A分子叠层器件进展；最后，从能量转换效率、器件稳定性、柔性及大面积器件等方面对有机太阳能电池的发展进行了展望.  
        关键词：有机太阳能电池;A-D-A分子;能量转换效率;叠层器件   
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        发布时间：2023-12-20

        综述

      • 高梦岩,王畅鸥,贾妍,翟磊,莫松,何民辉,范琳
        2021, 52(10): 1283-1297. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21094
        摘要：聚酰亚胺薄膜材料在集成电路、光电显示、柔性电子等领域具有广泛应用，然而其较差的导热性能越来越无法满足器件的快速散热需求. 在保持耐热、力学等优势性能基础上，发展新一代高导热各向异性的聚酰亚胺薄膜材料成为国内外研究的重点. 本文系统总结了聚酰亚胺本征薄膜及聚酰亚胺/导热填料复合薄膜在各向异性导热行为方面的研究进展，重点从聚酰亚胺分子结构设计、各向异性导热机理、填料取向排列、基体相态结构等方面进行了详细介绍. 通过对非晶型与液晶型两类聚酰亚胺结构特点的分析，阐述了聚酰亚胺本征薄膜的分子结构与各向异性导热性能的关系；介绍了基于导热填料取向排列和基于基体相分离结构两类复合薄膜的填料取向与导热通路构建方法，深入分析了导热填料在基体中的分散形态对薄膜各向异性导热行为的影响，最后对导热聚酰亚胺薄膜材料面临的挑战进行了总结与展望.  
        关键词：聚酰亚胺;本征薄膜;复合薄膜;导热行为;各向异性   
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        发布时间：2023-12-20

        研究论文

      • 何俊男,郑玉斌,郑楠
        2021, 52(10): 1298-1307. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21054
        摘要：为了拓展多组分聚合方法在药物载体领域应用，基于铜催化的炔烃多组分聚合设计合成含有二硒键的氧化还原响应型两亲性聚合物，与阿霉素(DOX)在水溶液中通过自组装方式构建纳米载药胶束. 通过实验技术手段对纳米载药胶束表征可知，纳米载药胶束的粒径在130 nm左右，临界胶束浓度(CMC)值为0.23 mg/mL，在人体正常生理条件下结构稳定. 肿瘤中含有浓度较高的活性氧(ROS)或谷胱甘肽(GSH)，聚合物主链中二硒键在氧化还原条件下断裂，导致聚合物降解，DOX从纳米载药胶束中逐渐释放，且累积释放量可达100%，并发现该类载药胶束在GSH环境中药物释放性能优于ROS环境. 该工作通过多组分聚合方式可以便捷构建氧化还原双重响应型的两亲性聚合物，在肿瘤微环境中表现出特异的降解性能，为开发设计智能响应型高分子药物载体提供新的思路.  
        关键词：多组分聚合;氧化还原型;两亲性聚合物;载药胶束;二硒   
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        发布时间：2023-12-20
      • 杨正慧,康传清,郭海泉,高连勋
        2021, 52(10): 1308-1315. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21077
        摘要：合成了一种含吡啶结构的刚性二胺，2-(4-氨基苯基)-5-氨基吡啶(PD)，将其与二氨基二苯醚(ODA)以及均苯四甲酸二酐(PMDA)共聚，调控分子链中刚性与柔性结构单元的比例，制备出一系列聚酰亚胺共聚物. 结果表明：随着聚酰亚胺中含吡啶结构的刚性二胺PD含量增加，玻璃化转变温度显著提高(Tg>450 ℃)，热膨胀系数逐渐降低(CTE<5×10-6 K-1，50~400 ℃). 同时，聚酰亚胺薄膜的拉伸强度提高(1.25倍)，模量显著增加(4.53倍)，但仍保持较高的断裂伸长率(>35%). 利用广角X射线衍射(WAXD)分析聚合物聚集态结构表明，含吡啶结构刚性二胺(PD)的引入使聚酰亚胺分子链倾向于有序排列和紧密堆积，结晶度增加. 因此，通过调控聚合物链中刚性二胺(PD)含量可使PI薄膜同时达到优异的尺寸稳定性、高耐热性、高强度以及较好的柔韧性，此类PI有望应用于柔性OLED显示领域.  
        关键词：聚酰亚胺;柔性显示;低热膨胀系数;超高耐热   
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        发布时间：2023-12-20
      • 王霞弟,孙星宇,罗婧,朱晴,周辉,吕小兵
        2021, 52(10): 1316-1322. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21085
        摘要：聚合物微结构控制是配位催化聚合领域最重要的目标之一. 而合成各种立构规整性低聚物及其核磁碳谱研究是聚合物微结构定性和定量分析的关键. 本文以手性环己-4-烯-1,2-二醇为原料，采用N,N '-羰基二咪唑和三光气作为羰化试剂，设计合成了CO2/1,2-环氧-4-环己烯交替共聚物(聚(1,4-环己二烯碳酸酯)，PCEC)全同立构和间同立构的二聚体、四聚体、六聚体、八聚体和十二聚体模型化合物. 通过分析全同立构和间同立构模型化合物的核磁碳谱，完成了PCEC微结构的碳谱信息归属. 发现聚合物全同立构序列的羰基、次甲基和亚甲基区域的出峰位置分别在δ=154.04、73.83和29.91；间同立构序列的羰基、次甲基和亚甲基区域的出峰位置分别在δ=153.72、72.97和28.98.  
        关键词：二氧化碳;聚碳酸酯;全同结构;间同结构;核磁碳谱   
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        发布时间：2023-12-20
      • 王行,胡浩东,陈相见,潘莉,张坤玉,李悦生
        2021, 52(10): 1323-1333. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21078
        摘要：以生物质来源的氯醚弹性体和羟乙基咪唑、PEG端咪唑单体为原料，通过简单的季胺化和离子交换反应，成功制备了2种新型功能化的生物基离聚物(ECO-OH-PF6，ECO-EG-PF6)，并将其应用于聚乳酸的共混增韧改性. 离聚物ECO-EG-PF6呈现典型的弹性体特征，而ECO-OH-PF6表现为塑料性能. 在聚乳酸(PLA)与离聚物共混体系中，ECO-OH-PF6表现出对PLA更优的增韧效果. PLA/ECO-OH-PF6(80/20)共混物断裂伸长率可提高至241%，而拉伸强度可保持在47.8 MPa. 动态机械分析和扫描电子显微镜的结果表明离子-偶极相互作用和氢键相互作用使得ECO-OH-PF6与PLA组分之间具有良好的相容性，形成了较强的界面粘附. 而且由于折光指数相匹配，PLA/ECO-OH-PF6共混物表现出良好的透明性，可见光范围内的透过率可达77%~87%. 因而ECO-OH-PF6可成为PLA良好的增韧改性剂，促进PLA基材料在透明包装等领域获得广阔的应用.  
        关键词：聚乳酸;离聚物;非价键相互作用;增韧;透明性   
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        发布时间：2023-12-20
      • 王梦瑶,江龙,沈彦峰,黄云,淡宜
        2021, 52(10): 1334-1342. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21106
        摘要：分别以十二醇、十八醇、二十四醇和二十八醇为引发剂引发左旋丙交酯(L-LA)开环聚合，合成了链端键接不同长度烷基链的聚乳酸，利用红外吸收光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)分析产物结构并计算产物的相对分子质量，通过示差扫描量热技术(DSC)对产物的结晶性能进行了分析，进一步通过薄膜水蒸气透过性实验分析了薄膜试样对水蒸气的透过性能. 1H-NMR和GPC分析结果表明，已将烷基链键接到聚乳酸链端，且固定L-LA与脂肪醇的摩尔比，不同脂肪醇引发合成的试样的相对分子质量基本一致，与理论值相差不大. DSC分析结果表明，在80 ℃时，聚乳酸的结晶速率随链端烷基链长度的增加而增加，链端为二十四烷基时，可促进聚乳酸在高温下成核，进而促进聚乳酸结晶. 随相对分子质量增加，聚乳酸完全结晶时的结晶度略有降低. 水蒸气透过性实验结果表明，非晶聚乳酸薄膜对水蒸气的透过能力强于结晶聚乳酸薄膜，聚乳酸的相对分子质量对薄膜的水气透过性影响不大，因此可通过调控聚乳酸的聚集态结构实现对水蒸气透过性的调节，进而将聚乳酸包装材料更好地应用于市场.  
        关键词：聚乳酸;烷基链长度;结晶性能;水蒸气透过性能   
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        发布时间：2023-12-20
      • 王梦瑶,江龙,沈彦峰,黄云,淡宜
        2021, 52(10): 1334-1342. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21106
        摘要：分别以十二醇、十八醇、二十四醇和二十八醇为引发剂引发左旋丙交酯(L-LA)开环聚合，合成了链端键接不同长度烷基链的聚乳酸，利用红外吸收光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)分析产物结构并计算产物的相对分子质量，通过示差扫描量热技术(DSC)对产物的结晶性能进行了分析，进一步通过薄膜水蒸气透过性实验分析了薄膜试样对水蒸气的透过性能. 1H-NMR和GPC分析结果表明，已将烷基链键接到聚乳酸链端，且固定L-LA与脂肪醇的摩尔比，不同脂肪醇引发合成的试样的相对分子质量基本一致，与理论值相差不大. DSC分析结果表明，在80 ℃时，聚乳酸的结晶速率随链端烷基链长度的增加而增加，链端为二十四烷基时，可促进聚乳酸在高温下成核，进而促进聚乳酸结晶. 随相对分子质量增加，聚乳酸完全结晶时的结晶度略有降低. 水蒸气透过性实验结果表明，非晶聚乳酸薄膜对水蒸气的透过能力强于结晶聚乳酸薄膜，聚乳酸的相对分子质量对薄膜的水气透过性影响不大，因此可通过调控聚乳酸的聚集态结构实现对水蒸气透过性的调节，进而将聚乳酸包装材料更好地应用于市场.  
        关键词：聚乳酸;烷基链长度;结晶性能;水蒸气透过性能   
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        发布时间：2023-12-20
      • 刘德中,杨曙光
        2021, 52(10): 1353-1360. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21060
        摘要：多组分是实现纤维性能提升和调控的有效手段. 利用传统方法制备的多组分纤维，不同高分子之间很难达到分子层面相容. 高分子复合物是不同高分子高度相容的聚集组装体系. 本工作研究聚氧化乙烯(PEO)、聚乙烯醇(PVA)和聚丙烯酸(PAA) 3种组分制备复合物纤维. 利用红外光谱、X射线衍射、示差扫描量热、扫描电子显微镜和力学拉伸等方法分别表征氢键复合、纤维的聚集态结构和力学性质. 研究结果表明，PEO/PVA/PAA纤维不同组分高度相容，通过改变纤维中组分的含量，可以实现对多组分复合物纤维的性能调控. 纤维中柔性PEO组分含量增加，可以实现由塑性到弹性的转变，并且纤维在湿度场下表现出形状记忆与可修复行为.  
        关键词：氢键;多组分;复合物纤维;形状记忆;可修复   
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        发布时间：2023-12-20
      • 刘元勋,刘洋,杨汉,陈侣,张雄志,刘思敏
        2021, 52(10): 1361-1367. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21062
        摘要：以丙烯酰胺(AM)与客体单元二茂铁衍生物(G)在引发剂作用下共聚形成P(AM-G)聚合物. 基于客体分子与主体分子葫芦[10]脲之间的动态主-客体相互作用为交联点制备了超分子水凝胶. 采用核磁、扫描电镜及流变等测试方法对水凝胶的结构、形貌以及自修复性能等进行研究. 结果表明超分子水凝胶为3D多孔结构的弹性体，CB[10]的引入有利于在聚合物网络中提供交联点，并且本研究中的超分子水凝胶可在没有任何外部刺激的情况下进行自修复. 在水凝胶制备后，二茂铁的固有催化活性仍然得以保留，其良好的催化活性可应用于H2O2的检测，检测限为2.5×10-4 mol/L. 本研究为超分子水凝胶功能化提供了一种新的方法，在生物技术和环境化学等领域具有潜在应用.  
        关键词：超分子水凝胶;主客体相互作用;葫芦[10]脲;自修复;H2O2检测   
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        发布时间：2023-12-20
      • 殷俊,宋景平,蔡新安,高慧燕
        2021, 52(10): 1368-1378. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21081
        摘要：通过可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)制备嵌段共聚物聚乙二醇单甲醚-b-聚甲基丙烯酸六氟丁酯-b-聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(mPEG-b-PHFBM-b-PGMA). 将其作为改性剂，通过非溶剂诱导相分离法制备聚醚砜(PES)/mPEG-b-PHFBM-b-PGMA复合膜. 在成膜过程中亲水性的聚乙二醇链段发生自由表面偏析的同时，带动低表面能的PHFBM链段发生强制表面偏析，进而构建抗污染、自清洁的膜表面. PES/PFG5复合膜的纯水通量和油水通量分别为290.25和252.89 L·m-2·h-1，而未改性的PES膜分别只有64.10和11.09 L·m-2·h-1. 相对于PES空白膜，通量恢复率从45.75%提高至90.15%，油水通量衰减率由82.70%降至12.87%，抗油污染能力大幅度增强. 由于mPEG-b-PHFBM-b-PGMA中的PGMA链段与PES链段之间的物理缠结以及疏水作用力，其在PES膜中表现出良好的稳定性，表明该膜材料在油水分离中具有良好的应用前景.  
        关键词：聚醚砜复合膜;油水分离;自清洁;两亲性嵌段聚合物;甲基丙烯酸六氟丁酯   
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        发布时间：2023-12-20
      • 胡卨俊,郝金龙,王铮,尹玉华,蒋润,李宝会
        2021, 52(10): 1379-1389. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21082
        摘要：采用蒙特卡洛模拟研究了体相形成柱状相的两嵌段共聚物薄膜在循环溶剂退火条件下的自组装行为. 结果表明，在循环溶剂退火条件下，溶剂蒸发速率、溶剂选择性和有效薄膜厚度与柱状相周期的匹配性都会影响形成垂直柱状结构的表面选择性窗口(β窗口). 当溶剂蒸发速率在一定范围内时，β窗口随蒸发速率的增大而增大. 溶剂对长嵌段的选择性越强，形成垂直柱状结构的β窗口越宽. 当溶胀比约为1.5时的薄膜厚度与柱状相周期不匹配时更利于形成垂直柱状结构. 通过对链节均方位移曲线的分析发现，在循环溶剂退火条件下高分子链节在垂直方向的扩散始终快于平行方向，因此链节优先沿垂直方向聚集，从而促进了垂直柱状结构的形成.循环溶剂退火条件下，β窗口比溶剂退火条件下的宽，同时大幅度减少了退火时间.  
        关键词：嵌段共聚物;循环溶剂退火;取向;柱状相   
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        发布时间：2023-12-20

        综述 (高分子表征技术专题)

      • 扈健,王梦梵,吴婧华
        2021, 52(10): 1390-1405. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20258
        摘要：高分子材料结构具有多尺度的复杂性，解析高分子材料各级微观结构并建立结构与性能之间的关系是高分子研究领域的重要目标和挑战. 对结晶性高分子而言，第一步工作就是对其晶体结构进行表征和解析，X射线衍射法是高分子晶体结构解析中最经典也是最常用的方法. 本文主要介绍X射线衍射等技术在高分子晶体解析中的基本原理和测试表征方法，总结概述近些年来晶体结构解析在高分子领域内的主要进展以及应用. 通过晶体结构解析的方法建立可靠的高分子晶体结构，不仅可以应用于新合成结晶高分子结构的解析，也可以进一步研究高分子各级结构在外场作用下的演变，探明微观结构与宏观性能之间的关系.  
        关键词：结晶性高分子;晶体结构;X射线衍射;结构与性能   
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        发布时间：2023-12-20
      • 王冰花,陈金龙,张彬
        2021, 52(10): 1406-1420. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20259
        摘要：原子力显微镜(AFM)是一种在纳米尺度表征材料表面形貌结构、性能和演变的有效工具，在高分子科学领域具有广泛应用. AFM不仅可以表征高分子从单分子链到聚集态结构的形貌与性能，也能够原位研究外场作用下高分子结晶与熔融、嵌段高分子自组装和共混高分子相分离等过程，进一步采用基于扫描探针刻蚀技术的机械刻蚀、电致刻蚀和热致刻蚀等还可以构筑高分子功能化微图案. 这里首先简述AFM的工作原理及常用成像模式，进一步介绍AFM在高分子表征中的样品制备、扫描参数优化和图像数据处理的一些要点. 最后结合国内外相关研究进展，简单综述了AFM在高分子聚集态结构形貌与相转变表征、高分子纳米尺度性能表征和高分子纳米加工3个方面的典型应用.  
        关键词：原子力显微镜;高分子表征;聚集态结构;微观性能;扫描探针刻蚀加工   
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        发布时间：2023-12-20
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