最新刊期
      2022 年 第 53 卷 第 6 期

        研究亮点评述

      • 吕华
        2022, 53(6): 561-563. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2022.22RH3
        摘要：传统石油基塑料难以降解，带来了严峻的环境污染，已成为全球性的社会热点问题. 近期洪缪课题组通过巧妙的单体设计与催化系统开发，创新性地发展了一种异构化驱动不可逆开环聚合的新策略，实现了非张力环单体在工业条件下的高效聚合，为将“挑战性”五元环内酯高产率转化成性能优越的可持续性含硫高分子材料提供了新途径.  
        关键词：异构化反应;非张力环;开环聚合;聚硫酯;可持续性高分子   
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        发布时间：2024-10-08

        综述

      • 刘伦洋,丁芳,李云琦
        2022, 53(6): 564-580. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21360
        摘要：介绍了作为一种新的认知范式，大数据研究常见和前沿算法及其应用在高分子材料研究中的共性基础，围绕材料的基础与应用研究聚焦的定量组成-工艺-结构-性质-性能关系，剖析了该关系中的要素和可数值化、定量化的资源和途径. 进而系统介绍近4年在高分子材料的合成与自组装、机械热性质、光电声磁性质、分离性质和加工性质等方面大数据研究的一些典型进展，梳理了当前高分子材料大数据研究的难题和挑战，对这一新兴快速发展方向和一段时间内可能的突破进行了展望.  
        关键词：高分子材料;大数据;组成-工艺-结构-性质-性能关系;计算辅助材料设计   
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        发布时间：2024-10-08
      • 王天尧,李剑锋
        2022, 53(6): 581-591. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21401
        摘要：蛋白质结构预测通常指借助计算机计算模拟方法从氨基酸序列推断其三维空间结构. 而空间结构决定其生理功能，故结构预测问题尤为重要. 基于单纯物理学的预测仅能应对较短蛋白质且精度不高. 而基于数据驱动和生物信息学的方法近十多年备受重视. 本文主要回顾近十多年来深度学习在蛋白质预测领域的应用，重点介绍Deepmind团队的AlphaFold方法，此方法预测在单域蛋白质达到了中低分辨率实验精度，一定程度上解决了困扰人们五十多年的蛋白质结构预测难题.  
        关键词：蛋白质折叠;深度学习;神经网络;结构预测   
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        发布时间：2024-10-08
      • 都仕,张宋奇,王立权,林嘉平,杜磊
        2022, 53(6): 592-607. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21404
        摘要：材料基因组旨在将计算工具、数据库和实验工具有机结合，缩短研发时间，提高材料研发效率. 高分子材料因其结构独特性和复杂性阻碍了材料基因组在高分子材料领域的发展. 目前，国内外学者在高通量筛选高分子化学结构策略和构建性能预测方法等方面开展了尝试，并取得了一些成果. 本文总结和评述了当前利用代理量方法和机器学习预测模型实现高分子材料基因组的进展，利用可计算的量代理宏观性能的代理量法和利用机器学习模型预测材料性能的方法在一定程度上克服了高分子复杂性的影响.在此基础上，系统地介绍了数据挖掘或模型构建的方法以及运用这些模型筛选不同类型高分子的思路，着重探讨了方法构建和材料筛选背后的思想以及对各类问题的解决措施.最后，探讨了当前高分子材料基因组发展中所面临的主要挑战，并展望了高分子材料基因组的未来发展方向.  
        关键词：材料基因组;高分子;机器学习;理论模拟   
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        发布时间：2024-10-08

        研究论文

      • 曹春,邱毅伟,刘建亭,朱大钊,丁晨良,杨臻垚,匡翠方,刘旭
        2022, 53(6): 608-616. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21323
        摘要：有机高分子光刻胶是双色光敏激光直写技术实现微纳制造的介质和载体，直接影响了其所制造微纳结构的精度、真实度等性能. 采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为杂化组分，引入到季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)活性单体中，以调控光刻胶的黏度、力学强度、体积收缩率和聚合反应速度等. 结果表明，PVP与PETA存在氢键相互作用，可作为交联位点，提高光刻胶的交联度. 同时，PVP的引入使得体系黏度增加，可降低氧阻聚效应，有效地提升了光刻胶中PETA的光聚合单体转化率(30.1%)，获得了更高的灵敏度和更低聚合阈值(6.5 mW，20 wt% PVP). 此外，PVP的引入还使得光刻胶的体积收缩率由18%降为3%，大幅减少了所制造结构的内应力，改善了光刻精度和微纳结构的真实度. 最终，由PVP杂化光刻胶加工的线条精度高达48 nm，且比无PVP光刻胶具有更高的均匀性和规整度. 本研究对高精度及高质量微纳制造和多种应用都具有重要的意义.  
        关键词：聚乙烯吡咯烷酮;光刻胶;双色光敏;激光直写   
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      • 范强,苗锦雷,刘旭华,左杏薇,张文枭,田明伟,朱士凤,曲丽君
        2022, 53(6): 617-625. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21324
        摘要：为了开发具有优良性能的智能伪装隐身器件，使用预模板法制备了柔性透明电极. 以叶脉纤维为预模板，在其表面沉积金属碳化物/氮化物(MXene)，从而开发了具有透明有序导电网络结构的透明电极. 叶脉表面的羟基基团与导电材料的表面活性基团的相互作用极大地提高了导电材料与基底的表面结合力. 此柔性透明电极在透光率为80.6%时，方阻为11.4 Ω/sq，有效地避免了光电特性之间的“权衡”效应，且在1000次弯曲循环下电阻几乎保持不变，具备良好的耐久性和稳定性. 将此透明电极成功制备透明电容式传感器，其灵敏度可达0.09 kPa-1，且在1000次循环之后相对电容基本保持不变，具有出色的传感性能和耐久性，可以在人难以察觉的状态下监测人体运动信号. 此柔性透明电极和透明电容传感器在可穿戴伪装电子领域具有巨大潜力.  
        关键词：柔性透明电极;有序导电网络;柔性透明电容传感器;智能隐形伪装;运动监测   
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        发布时间：2024-10-08
      • 韩子意,白雪峰,王钰璋,陈其文,张先正
        2022, 53(6): 626-635. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2022.22021
        摘要：肿瘤细胞表面过表达P-糖蛋白(P-gp)是导致肿瘤化疗耐药的重要原因. 抑制P-gp表达能有效增强化疗效果. 为克服结肠癌化疗耐药，本研究设计、制备了一种肠道菌群葡萄糖醛酸酶响应的甘草酸胶束用于递送化疗药物和原位产生P-gp抑制剂. 通过自组装，甘草酸(glycyrrhizin, GL)形成胶束，包载疏水性药物阿霉素(doxorubicin, DOX)；在GL胶束表面静电交联正电性壳聚糖(chitosan, CS)，构建DOX@GLCS胶束. 在原位结肠癌小鼠模型中，口服DOX@GLCS胶束后，其在胃和小肠中保持稳定，在富含细菌的结肠和肿瘤区域被特异性降解，释放化疗药物阿霉素. 同时，细菌分泌的葡萄糖醛酸酶可以转化GL生成P-gp抑制剂甘草次酸(glycyrrhetinic acid, GA)，抑制肿瘤细胞P-gp表达，增加药物的细胞内浓度. 经DOX@GLCS治疗后，小鼠肿瘤负荷明显降低，受损肠道黏膜得到修复. 该肠道菌群响应释药策略为克服结肠癌化疗耐药提供了一种新思路.  
        关键词：肠道菌群;甘草酸;甘草次酸;P-糖蛋白;化疗   
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        发布时间：2024-10-08
      • 赵海利,沙金,谢林生,马玉录,陈涛
        2022, 53(6): 636-644. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21386
        摘要：提出了基于叠氮功能化聚合物刷微图案制备生物素化梯度表面的方法. 通过数字微镜器件(DMD)调控光辐照引发表面原子转移自由基聚合(ATRP)反应，制备叠氮功能化的聚(2-(2-叠氮-2-甲基丙氧基)甲基丙烯酸乙酯)(PAMEMA)聚合物刷微图案，采用X射线光电子能谱仪(XPS)和飞行时间二次离子质谱仪(TOF-SIMS)对PAMEMA聚合物刷微图案的化学组成及分布进行表征，表明叠氮基团在聚合物刷图案化表面的区域选择性分布；以叠氮基团为反应位点，通过点击化学反应实现PAMEMA聚合物刷微图案表面的生物素化，借助荧光标记的链霉亲和素染色实验表征生物素在微图案表面的分布情况；以具有厚度变化的PAMEMA聚合物刷微图案为模板制备生物素表面，结果表明通过控制聚合物刷的厚度可以对微图案表面固定生物素分子的空间密度进行调控以实现具有复杂结构的生物素化梯度表面的成功制备.  
        关键词：聚(2-(2-叠氮-2-甲基丙氧基)甲基丙烯酸乙酯)刷微图案;叠氮基团;点击反应;生物素化梯度表面   
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        发布时间：2024-10-08
      • 邢清松,陈旭龙,陶嘉宇,陈安伏,张艳梅,雷彩红
        2022, 53(6): 645-652. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21403
        摘要：超疏水微纳结构表面广泛应用于自清洁、防冰、抗菌、柔性传感等领域，但其制备工艺仍面临一定的挑战. 以阳极氧化铝(AAO)膜为模板，采用热压印在聚丙烯(PP)表面成型了规整的纳米结构阵列. 对纳米结构阵列进行超声处理，在超声空化作用下，PP表面纳米结构转变为类花瓣状微纳结构. 结果表明，经超声处理后的微纳结构PP表面的接触角从152.3°上升至160.0°，滚动角从11.5°降低至1.8°，表面黏附力从75 μN降低至38 μN，呈现典型的超疏水低黏附特性且其自清洁效应明显. 采用模板法与超声辅助相结合的方法制备超疏水微纳表面具有方便快捷、成本低廉、效果显著的优点，有望应用于工业生产领域.  
        关键词：压缩模塑;阳极氧化铝;超声处理;微纳结构;超疏水   
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        发布时间：2024-10-08
      • 宋文琦,杨雨璇,刘文倩,钱立伟
        2022, 53(6): 653-662. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21348
        摘要：以人免疫球蛋白G (Ig G)作为模板分子，利用模板固定化与表面印迹技术相结合策略制备新型、高效的蛋白印迹材料. 为了增加印迹材料的分离效果，金属有机框架UIO-66被作为模板蛋白固定化的纳米载体. 同时为了提高印迹材料的识别性，在其制备中加入了两性离子单体. 研究结果表明，UIO-66晶体呈现出规则的正八面体形状，由它所制备的印迹材料(UIO-66@MIPs)展现出优异的比表面积(362.5 m2/g). 此外，通过对印迹聚合物制备过程中两性离子单体用量的优化，发现其占功能单体总质量20%时，可以获得最佳的识别性. 吸附实验研究结果表明，UIO-66@MIPs可在浓度为2.0 mg/mL的Ig G溶液中达到饱和吸附，其饱和吸附量可达217.4 mg/g，最大印迹因子为2.48，吸附平衡时间为50 min. 另外，选择性和竞争性吸附实验表明，与非印迹材料相比，UIO-66@MIPs对Ig G具有更强的亲合能力，并可以从混合蛋白溶液中高效分离Ig G. 本文的研究结果将为构筑高性能Ig G识别材料提供新的思路，对设计高效、廉价的新型冠状病毒检测试剂奠定理论基础.  
        关键词：蛋白质印迹技术;金属有机框架;两性离子单体   
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        发布时间：2024-10-08
      • 杨晨,李琇廷,董杰,赵昕,龚静华,张清华
        2022, 53(6): 663-672. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21336
        摘要：通过分子结构设计合成了含金属配位交联网络的可溶性聚酰亚胺，由于Cu2+与聚酰亚胺侧链羧基之间的配位交联作用限制了聚酰亚胺分子链的运动，使材料的Tg得到显著提升. 同时，由于Cu2+具有非球面对称的电子云结构，导致Cu2+在与有机配体配位时存在额外的晶体场稳定能(CFSE)以及较强Jahn-Teller效应(JTE)，使配位键能够在有机溶剂中稳定存在，极大地提高了薄膜的抗溶剂性能，制备的聚酰亚胺膜在DMF、DMAc等强极性溶剂中室温下浸泡48 h后质量残留率仍可高达80%. 此外，在聚酰亚胺分子结构中引入金属离子配位作用使其力学性能明显提升，拉伸强度从93 MPa提高到128 MPa. 研究结果为开发高性能可溶性聚酰亚胺材料提供新途径.  
        关键词：聚酰亚胺;金属-配体配位;交联聚合物;抗溶剂腐蚀性;机械性能   
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      • 尤大智,白雅丽,李振环
        2022, 53(6): 673-682. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21368
        摘要：首先以苯基三乙氧基硅烷(PTES)为改性剂，采用凝胶-溶胶法对金红石型TiO2进行表面化学修饰，制备了抗紫外TiO2/PTES纳米粒子. 然后通过对TiO2/PTES纳米粒子的系统表征，发现PTES的载入显著地抑制了TiO2的光催化性能. 最后将抗紫外性能优异的TiO2/PTES-2纳米粒子以不同比例加入PPS中，制备了PPS复合薄膜，探讨了纳米粒子的添加对PPS抗紫外老化性能的影响. 结果表明，当TiO2/PTES-2纳米粒子的添加量为2.0 wt%时，PPS抗紫外性能达到最佳，即TiO2/PTES-2/PPS复合薄膜紫外辐射192 h后的断裂强度保留率和断裂伸长保留率分别为93.75%和94.00%.  
        关键词：聚苯硫醚;苯基硅氧烷;二氧化钛;抗紫外;光催化   
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        发布时间：2024-10-08
      • 黄艳琴,盛况,倪慧琳,刘坤林,张瑞,范曲立,黄维
        2022, 53(6): 683-690. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2022.22009
        摘要：水溶性聚(对亚苯基亚乙炔基-alt-间亚苯基亚乙炔基) (meta-PPEs)可与单壁碳纳米管(SWCNTs)组装成螺旋缠绕复合结构，从而改善SWCNTs的溶解性并实现选择性分离. 为深入理解这种明确形态超分子结构的形成机理，本文利用阳离子型水溶性meta-PPE-N+Et2Me与SWCNTs在不同比例二甲基亚砜/水(DMSO/H2O)的混合溶剂中制备复合材料，深入探索聚合物结构、溶剂成分对复合结构形态和稳定性的影响. 通过紫外-可见-近红外吸收光谱、荧光发射光谱、透射电镜、拉曼光谱和红外光谱等研究表明，当DMSO比例为70%时，该聚合物呈现从无规线团到螺旋构象的突变；此时自组装形成螺旋构象的驱动力较大，因此聚合物在自身开始形成螺旋疏水空腔的过程中对SWCNTs产生螺旋缠绕，疏水效应和π-π作用进一步增强，形成稳定的复合材料；然而在其他比例混合溶剂中并没有形成明显的螺旋缠绕超分子结构. 该研究结果将为SWCNTs的可控修饰和应用提升提供一定的理论指导.  
        关键词：单壁碳纳米管;水溶性聚(亚苯基亚乙炔基);复合材料;螺旋缠绕   
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