最新刊期
      2024 年 第 55 卷 第 7 期

        专论

      • 牟桂芳,杨翠琴,闫强
        2024, 55(7): 781-801. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2023.23288
        摘要：响应性高分子是智能高分子的重要组成部分，其可以感应外部刺激、通过改变高分子结构实现对高分子功能的精确调控. 气体作为一种不同于常规物理或化学信号的“绿色”刺激方式，用于对高分子自组装过程的调控具有重要意义. 然而，由于气体分子通常缺乏可控反应位点且调控过程难以量化控制，目前这一刺激-调控方式的发展相对缓慢. 面对上述挑战，本文系统介绍了“气敏高分子”与“气筑高分子”两类新型气体调控的高分子组装系统. 结合本课题组工作，总结了以生命体三大气体信号分子——硫化氢(H2S)、一氧化碳(CO)和一氧化氮(NO)为刺激源，面向气敏高分子的设计与可控组装方面的研究进展；以及通过气体动态化学，以二氧化碳(CO2)等气体为连接单元，面向气筑高分子的结构设计、动态自组装及其功能应用方面的研究工作.  
        关键词：高分子自组装;气体;气敏高分子;气筑高分子;功能组装体   
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        发布时间：2024-09-25
      • 刘谋为,朱亮亮
        2024, 55(7): 802-813. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2023.23295
        摘要：在分子组装领域，光控自组装是调节分子有序性、多尺度结构和光电特性的一种智能策略. 然而，传统光控自组装是通过光化学反应诱导分子结构变化的光化学过程来实施. 由于副反应的存在和有限的转化率，光控自组装形成的纳米结构和形态往往难以预测. 相反，仅利用分子从基态到激发态的构象变化的光物理过程实现激发态组装则能够避免以上缺点，并能够进一步促进整个材料体系的协同组装或相变. 本文着重探讨了以多硫芳烃为基元的光激发诱导组装(photoexcitation-induced assembly, PEIA)策略. 多硫芳烃能够产生从基态到激发态的重大分子构象转变，这种转变有利于形成分子间相互作用，进而推动分子运动、聚集和组装. 系统介绍在分子水平上探索多硫芳烃的PEIA进展，进一步证明多硫芳烃的PEIA可以协同驱动聚合物体系中的分子运动和相变，并对PEIA未来发展所面临的关键问题和重要挑战进行了展望.  
        关键词：激发态构象;多硫芳烃;光诱导;自组装;磷光   
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        发布时间：2024-09-25
      • 孙江,彭兰,魏大程
        2024, 55(7): 814-825. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24032
        摘要：结晶聚合物材料的性质和应用在很大程度上取决于它们的结晶度. 快速制备高结晶度或单晶聚合物材料不仅有利于研究其结构-性能关系，同时可以拓展其实际应用领域. 然而，通过聚合将有机小分子高效精确地组装成单晶聚合物是一项具有挑战性的任务. 为了解决这个问题，我们课题组开发了一种超临界溶剂热法来实现聚合物单晶的超快制备. 该方法使用超临界二氧化碳作为反应介质，由于其具有高扩散率和低黏度，所以该方法极大地提高了聚合物晶体的生长速率. 本专论回顾了共价有机框架材料的发展及常用合成方法，以及在单晶制备方面面临的挑战. 从超临界流体的基本性质和应用、超临界溶剂热法的机理和优势、制得的共价有机框架单晶的结构表征和性质测试等方面系统介绍了基于超临界溶剂热法的聚合物单晶超快制备. 最后，对超临界溶剂热法合成聚合物单晶面临的挑战和发展方向进行了展望.  
        关键词：超临界溶剂热;聚合物;单晶;共价有机框架;快速制备   
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        发布时间：2024-09-25
      • 纪非凡,汪莹
        2024, 55(7): 826-840. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24034
        摘要：聚(2,2'-二磺酰基-4,4'-联苯胺对苯二甲酰胺) (PBDT)是一种主链型液晶聚电解质，其具有全芳香分子结构单元、超高的磺酸根密度以及可以形成分子内和分子间氢键网络的酰胺基团. 本文介绍了PBDT在水溶液中表现出的一系列特殊性质，包括自组装成双螺旋构象、溶致向列液晶相、微米级超长持续长度以及沿聚合物链的各向异性离子传输. 指出通过PBDT分子链的多尺度分子构象以及其选择性的离子传输特性，可以设计出具有各种功能的复合材料，例如PBDT基水凝胶、离子凝胶以及纳米复合材料. 分析表明PBDT中高度取向的刚性棒状结构以及各向异性的反离子快速传输机制，不仅实现了PBDT在固态电解质和锂电池电极黏结剂等领域的潜在应用，同时也预示着与PBDT有类似性质的刚性棒状聚电解质材料的开发在能源储存与转化领域以及其他相关应用方向的潜在应用价值.  
        关键词：刚性棒状聚电解质;双螺旋构象;液晶相;各向异性离子传输;锂电池   
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        发布时间：2024-09-25

        综述

      • 韩善涛,许梦丽,陈茂
        2024, 55(7): 841-855. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24017
        摘要：含氟聚合物具有许多优异的理化性能，在化工、新能源、生物医药等领域取得重要应用. 可逆失活自由基聚合反应(RDRP)是实现聚合物精准合成的重要手段. 然而，含氟烯烃单体的RDRP报道相对较少. 本综述对侧链含氟聚合物和主链含氟聚合物的可控合成进展进行介绍，简述了含氟丙烯酸酯、含氟苯乙烯、三氟氯乙烯、四氟乙烯、偏氟乙烯、六氟丙烯、全氟烯基醚等单体的RDRP案例，总结了该领域面临的挑战. 鉴于众多前沿领域对定制化合成含氟聚合物提出了迫切需求，发展含氟聚合物的可控合成方法将有助于拓宽含氟聚合物范围，推动开发高性能含氟聚合物材料.  
        关键词：含氟聚合物;含氟烯烃;可控失活自由基聚合;活性聚合   
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      • 熊俊棚,李昶皓,李剑锋
        2024, 55(7): 856-871. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24035
        摘要：软物质科学是物理、化学和材料科学领域的重要分支. 但软物质系统因其多尺度结构和丰富的动态行为，给研究带来了巨大挑战.而场论模拟方法在应对这些挑战中显示出独特优势，其通过引入连续的场变量，为描述和处理软物质系统中的复杂相互作用提供了一个更加高效和宏观的视角. 本文首先介绍了场论模拟方法的基本原理并阐述了它们在软物质物理上的应用，如蛋白质的HP模型结构预测、高分子链的静态拓扑缠结、化学反应或光反应驱动微观相分离等，接着探讨了深度学习等现代计算技术在软物质研究中的应用. 最后展望了软物质研究领域的未来发展趋势，指出场论方法在软物质物理研究领域仍具有巨大优势.  
        关键词：软物质;场论模拟;自洽场理论;深度学习   
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        发布时间：2024-09-25

        研究论文

      • 李金妍,唐成强,李雯君,黄滔,孙雪梅,彭慧胜
        2024, 55(7): 872-880. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24010
        摘要：酶基电化学葡萄糖传感器具有优异的选择性和灵敏度，基于直接电子转移原理的第三代传感器有望解决第一、二代传感器所面临的易受氧气浓度干扰、电子介体不稳定等问题. 因此，本研究基于聚3,4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)和葡萄糖脱氢酶(GDH)双组分开发了柔性纤维第三代葡萄糖传感器. 该纤维传感器在10~500 μmol/L范围内具有良好的线性(R2=0.9968)，灵敏度可达62.53 μA/(mmol·L-1·cm2)，且不受氧气影响. 纤维传感器还具有良好的柔性和可编织性，将其集成到织物中，实现了人在运动时汗液中葡萄糖的连续实时监测，为制备满足可穿戴需求的第三代葡萄糖传感器提供了新思路.  
        关键词：柔性纤维;葡萄糖传感器;直接电子转移;汗液监测;聚3;4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐   
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      • 云杰,徐超然,谢志康,杜昱璇,董进,潘翔城
        2024, 55(7): 881-890. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24009
        摘要：结构精确的聚合物在生物医药、信息储存、分级组装等领域具有重要作用，而其制备一直是高分子合成领域的挑战之一. 本工作基于N-甲基亚氨二乙酸(MIDA)硼酸酯作为液相迭代合成中的标签，制备了4种不同结构的噻吩-苯基侧基的单体，对其经可控自由基聚合制备得精确侧基结构的聚合物. 聚合物的紫外可见光谱和荧光发射光谱显示了不同侧基结构聚合物具有不同的光学性质，而这些聚合物在热性质和结晶性质方面呈现相似性，这来源于其相同的主链结构和同种成分的侧基. 建立了MIDA硼酸酯标签合成精确侧基单体的方法，为实现聚合物侧基的精准调控提供了思路和可行方法.  
        关键词：序列精准聚合物;硼酸酯;可控/活性聚合   
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      • 孙虹纪,蒋鸿宇,刘沛雨,杨哲,张琨,陈培宁,彭慧胜
        2024, 55(7): 891-899. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24015
        摘要：利用浮动催化化学气相沉积法可以将性能优异的碳纳米管(CNT)组装成碳纳米管纤维(CNTF)，但如何有效增强碳纳米管纤维内部碳纳米管及其管束之间的相互作用力，以大幅提升其力学和电学性能，是该领域的一个重要难题. 本文提出通过溶剂质子化策略，将芳纶纳米纤维引入碳纳米管纤维，制备得到了高性能的碳纳米管复合纤维材料，其拉伸强度达到1.23 GPa，杨氏模量达到26.97 GPa，相较于初始的碳纳米管纤维分别提升了92.1%和133.5%. 该复合纤维的比强度和比模量分别为28.67和628.67 cN/dtex，与芳纶纤维等高性能纤维相当. 此外，该复合纤维兼具良好的柔性与电学性能，可以直接作为纤维电子器件的电极材料，展现出良好的应用潜力.  
        关键词：碳纳米管纤维;芳纶纳米纤维;氢键;高分子复合纤维   
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      • 朱杰,吴乃冰,赵晓雅,范艳斌,黄霞芸,陈道勇
        2024, 55(7): 900-909. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2023.23303
        摘要：基于蝌蚪状单链粒子与硅片表面的多位点协同非共价作用，发展了一种兼具操作便捷性和优异“生物防污”性能的PEG刷接枝策略. 通过原子转移自由基聚合(ATRP)制备了聚乙二醇-b-聚(4-乙烯基吡啶) (PEG-b-P4VP)嵌段共聚物，利用“静电介导”法对PEG-b-P4VP的P4VP嵌段进行链内交联，进一步加入过量的碘乙烷，制备得到P4VP“头部”完全季铵化的蝌蚪状单链粒子(TSCP-Q). 在简单的溶液浸泡接枝过程中，充分交联塌缩的“头部”与硅片表面通过多位点非共价协同作用，显著减少其在表面的吸附面积，而充分舒展的PEG“尾部”则通过体积排斥效应，确保了TSCP-Q刷在表面的接枝均匀性. 因此，所获得的TSCP-Q刷可在硅片表面实现了稳定且均匀地接枝，其中PEG“尾部”位于P4VP“头部”锚定层上方并有效遮蔽锚定层电荷. 实验表明，TSCP-Q刷具有优异的抗牛血清蛋白(BSA)黏附性能(4.8 ng/cm2)，并且能够有效抑制金黄色葡萄球菌(S. aureus)的繁殖(抗菌率可达81%).  
        关键词：蝌蚪状单链粒子;聚合物刷;聚乙二醇;抗蛋白黏附;抗菌   
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        发布时间：2024-09-25
      • 骆雪冰,赵清清,李琳,郑浩,郭亚楠,彭娟
        2024, 55(7): 910-920. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2023.23302
        摘要：共轭聚合物由于其特殊的力学、电性能或光电功能被广泛应用于各种器件中. 在溶液加工过程中，其在溶液中的分子链构象和溶液聚集态会由于记忆效应传递到薄膜中，从而对薄膜凝聚态结构和性能产生重要影响. 基于此，本文工作通过控制聚(3-丁基噻吩)(P3BT)的溶液浓度来调控P3BT在溶液中的链聚集态，进而深入研究溶液聚集态对P3BT薄膜的结晶结构包括晶型和结晶取向的影响，以及不同结晶结构和载流子传输性能的关系. 结果表明，P3BT在低浓度的溶液中链聚集程度较弱，进而在薄膜中形成丁基侧链非交叉式排列的晶型Ⅰ结构，且以edge-on结晶取向为主；而在更高浓度的溶液中形成聚集更强的聚集体，在薄膜中形成丁基侧链交叉式排列的晶型Ⅱ结构，结晶取向为flat-on与edge-on共存. 这些具有不同晶型和结晶取向的P3BT薄膜对有机场效应晶体管(OFET)的器件性能有直接影响.  
        关键词：聚噻吩;溶液态聚集;晶型;结晶取向;场效应晶体管   
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