最新刊期
      2021 年 第 52 卷 11 期

        研究亮点评述

      • 刘鸣华
        2021, 52(11): 1421-1423. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21216
        摘要：从非手性组装基元出发构建超分子手性材料一直是手性研究领域的一个挑战性课题，其不仅可以避免复杂的合成步骤与使用昂贵的手性原料，而且可以从本质上理解手性材料中手性的起源究竟是什么. 一般的手性诱导均依赖于非共价键相互作用作为手性传递的媒介，但这一弱相互作用很容易受到外界环境例如温度、光照以及溶剂的影响从而导致手性组装结构被破坏. 近日，苏州大学张伟等在非手性侧链型液晶聚合物体系中，结合手性诱导与共价键交联的方式实现了超分子手性的长久记忆, 并且这一有序结构仍可对外界条件的改变做出响应. 即使手性被短暂擦除，其也可依赖存储于共价交联网络中的手性信息实现手性自修复(chiral self-recovery). 这一工作有望为未来多功能手性材料的设计提供新的思路.  
        关键词：超分子手性;手性诱导;手性存储;手性自修复   
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        发布时间：2022-07-08
      • 胡文兵
        2021, 52(11): 1424-1426. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21234
        摘要：表界面高分子是我们研究高分子独特物理化学性质的一个重要窗口. 近日，浙江理工大学左彪课题组与国外合作者利用不相溶的离子液体液滴在聚苯乙烯平滑表面的接触边缘产生压痕，采用原子力显微镜观察了压痕的蠕变松弛随温度的变化，发现蠕变动力学在本体玻璃化温度附近不再满足时温等效原理，橡胶弹性模量平台变宽. 由于高分子材料表面具有较强的分子活动能力，存在由本体向表面的分子活动能力的梯度变化. 他们结合计算机分子模拟证明，低温区本体的玻璃态对表面高分子链运动具有束缚作用，导致表面高分子的橡胶态温度平台变宽. 离开表面较远的玻璃态部分可起到物理交联作用，约束表面高分子链整体的活动能力，所以表面高分子在低温区表现出温度范围拓宽的橡胶态行为. 这一工作的重要意义在于，这种伪缠结的物理交联作用挑战了当前人们对链的拓扑缠结网络导致线形高分子无定形本体出现橡胶态的假说. 线形高分子链之间如果出现例如玻璃态冻结的物理交联作用，就可以获得有别于小分子的独特橡胶态.  
        关键词：表界面;原子力显微镜;橡胶态;玻璃态   
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        发布时间：2022-07-08

        专论

      • 骆春佳,孔杰
        2021, 52(11): 1427-1440. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21086
        摘要：可瓷化高分子是指在制备或使役过程中，能从有机交联网络转化为无机陶瓷并发挥独特功能的一类特种高分子，在特殊和极端环境下服役的材料结构中有重要应用. 本文首先对含硼、锆、铪、铁等元素的可瓷化高分子设计与合成进行了详细介绍；然后对在高温、高压等极端条件应用的可瓷化高分子高性能化进行了总结，主要包括可瓷化高分子在耐高温抗氧化陶瓷、特种高温胶黏剂、耐电弧阻燃涂层中的应用；接着对航空航天用高温电磁波吸收材料、电磁屏蔽材料新应用驱动的可瓷化高分子多功能化进展做一综述. 最后结合未来应用需求，对可瓷化高分子与增材制造、耐高温长寿命复合材料、超材料设计的融合和交叉做了初步展望.  
        关键词：可瓷化高分子;陶瓷前驱体;高温吸波材料;电磁屏蔽材料   
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        发布时间：2022-07-08
      • 董宇航,韩金鹏,仰大勇
        2021, 52(11): 1441-1458. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21130
        摘要：发展新的材料化学系统如建造大楼的“备料”阶段，是决定大楼品质的基石，是功能导向材料体系的分子基础. 实现功能导向的材料设计、合成与过程的精准控制是材料化学领域发展的重要挑战. 在高分子科学中，让高分子像“基因”一样精准控制单体有序合成，完成信息传递和功能定制，是实现高分子材料精准创制的有效策略，即“基因式”精准创制. 作为生命核心遗传物质，DNA分子自带生命基因属性，是可精准编码遗传信息的生物活性大分子，天然地符合材料“基因式”精准创制的构建原则. 本文作者结合自身的研究，评述DNA功能材料的“基因式”创制，主要介绍树枝状DNA和DNA水凝胶2种重要功能材料的构建策略，其中树枝状DNA功能材料的构建策略包括靶标聚合法、酶促延伸法和杂化耦合法，DNA水凝胶的主要构建策略包括模块组装法、酶促扩增法、酶促延伸法、链式杂交法和化学交联法；讨论了DNA功能性材料的分子组装原理和功能调控机制，DNA分子展现出在“基因式”功能化材料创制方面的独有优势，主要为单体的精准排列、结构的精准可控组装、序列信息的精准传递和功能的精准定制；总结了DNA材料“结构-功能-应用”贯通式研究的典型案例，主要集中于蛋白质生产、3D细胞培养、细胞界面工程和疾病治疗等生物医学领域. 期待DNA材料的不断发展能够促进形成一种高分子材料“基因式”创制的典型范式.  
        关键词：DNA功能高分子;DNA水凝胶;树枝状DNA;DNA纳米技术;“基因式”材料创制   
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        发布时间：2022-07-08

        综述

      • 陈朗昆,刘升华
        2021, 52(11): 1459-1472. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21120
        摘要：近年来，随着活性层给体和受体材料的发展，单结有机太阳能电池(OSCs)的器件效率已经突破18%，被视为具有广阔应用前景的第三代光伏器件之一. 但OSCs的稳定性偏低一直是阻碍其产业化应用的最大瓶颈，且实现器件效率和稳定性的同步提升仍面临不小的挑战. 其中一个行之有效的策略是在OSCs中引入不同类型的添加剂. 本文总结了OSCs在提升器件效率和稳定性方面的挑战，综述了近年来一系列绝缘聚合物作为活性层添加剂在OSCs中应用的研究进展，从绝缘聚合物与活性层给体、受体材料形成三元共混结构和自组装迁移形成界面层两方面论述了提高器件效率和稳定性的方法. 最后指出了绝缘聚合物作为光伏器件添加剂的发展潜力和应用前景.  
        关键词：有机太阳能电池;绝缘聚合物;自组装;玻璃化温度;界面层   
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        发布时间：2022-07-08

        研究论文

      • 邓攀,陈程,张灵志
        2021, 52(11): 1473-1480. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21095
        摘要：高比容量Si/C负极材料在充/放电循环过程中，由于硅的体积膨胀效应，极易引起电极材料的粉碎和脱落进而导致电池容量衰减和循环寿命缩短，开发新型Si/C负极粘结剂是提高电池循环性能的有效途径之一. 通过对支化聚乙烯亚胺(BPEI)与聚丙烯酰胺(PAM)进行原位热交联制备三维互穿网状聚合物水性粘结剂(BPEI-PAM)，并用于高比能锂离子电池Si/C负极的电化学性能研究. 用TGA、DSC对复合粘结剂进行了热性能表征，利用FTIR进行结构表征. 与商用水性粘结剂羧甲基纤维素/丁苯橡胶(CMC/SBR)作比较，研究BPEI-PAM电极的电化学性能. 当BPEI与PAM原位热交联反应摩尔比为1∶6时，制备的Si/C极片剥离强度达0.82 N/cm，高于CMC/SBR (0.32 N/cm). 提高极片的负载量至3.0 mg/cm2时，200次循环后容量保持率为81.2%，优于CMC/ SBR(76.1%). 研究结果表明，通过交联制备的BPEI-PAM粘结剂具有更高的粘结性能，能明显提高Si/C电极的电化学性能.  
        关键词：锂离子电池;Si/C负极;水性粘结剂   
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        发布时间：2022-07-08
      • 王凌志,倪兴强,任鹤,高宇新,高海洋
        2021, 52(11): 1481-1487. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21114
        摘要：吡啶胺基铪催化剂作为新一代的烯烃聚合催化剂体系，具有独特的单体插入修饰配体的活化机理以及催化α-烯烃高等规选择性的特点. 本文研究了吡啶胺基铪催化剂催化4-甲基-1-戊烯与1-己烯的聚合反应，重点研究了4-甲基-1-戊烯与1-己烯的共聚合. 结果表明吡啶胺基铪催化剂能够高活性地催化4-甲基-1-戊烯与1-己烯共聚. 通过调控单体的进料比，合成了不同组成的4-甲基-1-戊烯和1-己烯的无规共聚物. 核磁共振(NMR)、示差扫描量热(DSC)以及广角X射线衍射(WAXD)对聚合物的分析表明，1-己烯单元的插入能够调控共聚物的熔融温度以及结晶性能.  
        关键词：铪催化剂;4-甲基-1-戊烯;共聚;等规选择性   
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        发布时间：2022-07-08
      • 刘秀明,杜杰,霍金兰,秦亚伟,赵松美,董金勇
        2021, 52(11): 1488-1497. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21121
        摘要：由Ziegler-Natta催化剂所制备的高密度聚乙烯(HDPE)不含有长链支化结构，导致其加工应用性能受限.如何在Ziegler-Natta催化剂所制备的HDPE中引入长链支化结构，是烯烃聚合研究面临的长期挑战之一. 本文报道通过ω-烯烃基甲基二氯硅烷共聚-水解化学，实现以Ziegler-Natta催化剂制备H型长链支化高密度聚乙烯(LCB-HDPE). 以5-己烯基甲基二氯硅烷作为长链支化助剂，首先在Ziegerl-Natta催化剂催化的乙烯聚合中实现其与乙烯共聚，在聚乙烯分子链侧基上引入反应性二氯硅烷基团；聚合反应结束后对聚合物进行水处理，使近邻聚合物链上的二氯硅烷基团发生水解缩合反应，即制备H型LCB-HDPE. 结果表明，Ziegler-Natta催化剂与ω-烯烃基甲基二氯硅烷共聚-水解化学的结合可实现LCB-HDPE的制备，长链支化密度可达0.15/1000C，而催化剂效率基本不受影响. 所合成的LCB-HDPE的熔体流变学响应明显，随长链支化密度增加，熔体弹性增大，零切黏度提高，熔体强度和拉伸应变强化效应不断增强. 同时，LCB-HDPE保持了高结晶性能，其熔点和结晶温度与线性聚乙烯相当，而结晶度有较大幅度提高.  
        关键词：5-己烯基甲基二氯硅烷;乙烯聚合;Ziegler-Natta催化剂;长链支化聚乙烯   
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        发布时间：2022-07-08
      • 高欢,邵平均,李邦,潘莉
        2021, 52(11): 1498-1505. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21125
        摘要：通过利用配位链转移聚合方法，设计“一锅两步法”合成路线合成了高密度聚乙烯-嵌段-等规聚丙烯两嵌段共聚物. 双水杨醛亚胺锆催化剂/甲基铝氧烷催化体系，在二乙基锌作链转移剂的情况下，催化乙烯进行配位链转移聚合，生成双(聚乙烯基)锌并作为大分子链转移剂参与第二步由二甲基吡啶胺铪催化剂催化的丙烯等规聚合反应，最终得到高密度聚乙烯-全同聚丙烯(HDPE-b-iPP)嵌段共聚物. 嵌段聚合物的分子量及分布、热性能、微结构等利用高温凝胶色谱(HT-GPC)、示差扫描量热法(DSC)、高温核磁(NMR)进行了明确表征. 该类嵌段聚合物可用于增容商业料HDPE/iPP的共混物. 扫描电镜(SEM)表征结果显示，通过加入10 wt%嵌段聚合物，共混物(70/30)中分散相粒子尺寸显著减小，两相界面粘结明显改善.  
        关键词：配位链转移聚合;双(聚乙烯基)锌;嵌段共聚物;增容剂   
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        发布时间：2022-07-08
      • 朱军,黄汉雄
        2021, 52(11): 1506-1513. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21093
        摘要：采用注射压缩成型(ICM)快速制备表面具有纳米丝状结构的聚丙烯/多壁碳纳米管(PP/MWCNTs)复合材料复制物. 结果表明，密集分布的纳米丝使表面呈现超疏水、极低黏附的润湿状态；MWCNTs和纳米丝有效降低了复制物表面的反射率(在300~800 nm波长范围内平均反射率仅为5.5%)，促进复制物对太阳光的吸收(在1 sun (1 kW/m2)模拟太阳光照射300 s后其表面平均温度从0 ℃快速升至77.4 ℃). 复制物的这种润湿状态和高效的光热转换性能使其具有良好防冰和除冰/除霜性能. 复制物表面上水滴的结冰时间得到明显延长，在1 sun模拟太阳光照射下冰滴可被快速清除. 在光热融霜过程中，复制物表面上融霜碎片卷曲成球形融霜水滴，且融霜水滴自发滑移；融霜结束时，复制物表面上的融霜水滴覆盖率仅为7.5%. 研究表明，采用ICM快速制备具有良好被动防冰和主动除冰功能的超疏水高分子纳米复合材料表面是可行的.  
        关键词：聚丙烯/碳纳米管复合材料;注压成型;纳米丝;光热转换;除冰/除霜   
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        发布时间：2022-07-08
      • 安振华,叶焱,许治平,杨睿
        2021, 52(11): 1514-1522. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.20122
        摘要：聚烯烃的自然老化是光照、温度、湿度和氧气多种环境因素综合作用的结果，但长期以来，无法通过实验室加速得到模拟综合条件下的老化结果. 本文采用自主设计开发的多因素耦合老化评价系统，可以实现光照、温度、湿度和氧气条件的可控加载，测定高分子材料在不同条件组合下老化时产生的气相降解产物(如CO2)的生成速率，以此来评价材料的稳定性. 以聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)为典型体系，建立了二者关于温度、光照强度、湿度和氧气浓度的单因子老化速率方程，并基于此建立了PP和PE的多因素耦合老化动力学模型. 通过测定不同条件下的老化速率，拟合得到了PP和PE的多因素耦合老化动力学方程，并计算得到了PP和PE的全国“老化速率地图”和逐月“老化速率时间谱”，对PP和PE的应用提供了重要的指导. 进行了PP和PE对不同条件因子的敏感性分析. 研究发现，PP对光照强度和湿度的敏感性显著高于PE，对氧气浓度的敏感性略高于PE，而对温度的敏感性要低于PE.  
        关键词：聚丙烯;聚乙烯;多因素耦合;老化动力学   
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        发布时间：2022-07-08

        综述 (高分子表征技术专题)

      • 张薇,侯矍,李楠,张文科
        2021, 52(11): 1523-1546. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20266
        摘要：基于原子力显微镜(atomic force microscopy, AFM)的单分子力谱技术以其操作简便、适用面广等优势，成为了单分子领域应用最为广泛的技术之一. 本文阐述了该技术的基础原理与实验技巧，包括仪器构造、工作原理、探针与基底的选择、样品固定、实验操作、单分子信号的获得以及数据处理. 介绍了基于AFM的单分子力谱技术在合成高分子及生物大分子表征中的典型应用及前沿进展. AFM单分子力谱技术将有助于建立合成高分子的链结构、链组成与单链弹性以及链间相互作用与其宏观力学性能间的关联，帮助理解生物大分子的结构、相互作用与其生物功能之间的联系.  
        关键词：AFM单分子力谱;合成高分子;生物大分子   
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        发布时间：2022-07-08
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