最新刊期
      2024 年 第 55 卷 第 9 期

        综述

      • 王思怡,钟文楷,黄飞
        2024, 55(9): 1091-1110. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24131
        摘要：可拉伸高分子光电器件是一类基于共轭高分子的独特器件，具备在承受机械应变时仍能维持其光电性能的能力，在可穿戴电子、可拉伸显示、生物医学传感等领域展现出广阔的应用潜力. 近年来，国内外学者对器件与材料设计进行了大量的探索，为其性能提升和应用拓展奠定了坚实基础. 本文以外在弹性与本征弹性2个维度为切入点，深入探讨器件形态设计、材料结构调控以及薄膜组分优化等策略，总结并评述其重要成果. 最后，指出未来需要关注的重点研究方向，以克服商业化过程中面临的多重挑战，并展望可拉伸高分子器件的不断进步能为有机电子领域注入新的活力.  
        关键词：共轭聚合物;可拉伸;有机场效应晶体管;有机发光二极管;有机光探测器   
        852
        |
        395
        |
        0
        <图文摘要> <HTML>
        <网络PDF><Enhanced-PDF>
        <引用本文> <批量引用> 59100159 false
        发布时间：2024-11-26
      • 项兰义,张凤娇,狄重安
        2024, 55(9): 1111-1133. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24066
        摘要：有机电化学晶体管通过离子-电子耦合调控共轭分子的电子结构和导电能力，被认为是下一代柔性智能电子的理想载体. 本文结合电化学掺杂工作原理，总结了有机电化学晶体管分子材料在离子-电子耦合性能以及在可拉伸性、机械顺应性和生物黏性等力学特征的研究进展，并介绍了器件在互补逻辑电路、生物传感和仿生神经突触等方面的功能应用. 此外，从有机共轭分子设计、界面修饰、离子动力学调控和器件结构开发等方面入手，分析了提升器件性能和推动器件多功能化的研究策略，展示了有机电化学晶体管在智能电子方面的重要研究价值. 最后，详细探讨了有机电化学晶体管在面向传感-适应-反馈-处理的一体化智能感知器件和低成本商业化制备等方面的关键挑战与机遇.  
        关键词：有机电化学晶体管;共轭分子;电学性能;力学特征;多功能应用   
        902
        |
        754
        |
        0
        <图文摘要> <HTML>
        <网络PDF><Enhanced-PDF>
        <引用本文> <批量引用> 58810053 false
        发布时间：2024-11-26

        研究论文

      • 李耀凯,关诗陶,李水兴,左立见,陈红征
        2024, 55(9): 1134-1144. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24102
        摘要：半透明光伏是一种广受关注的太阳能光电转换技术，在吸光供能的同时，还可以保留一定的透光性. 但半透明有机太阳能电池(semitransparent organic solar cells，STOPV)要想实现应用，必须解决能量转换效率(power conversion efficiency，PCE)、可见光透过率(average photopic transmittance，APT)与近红外光隔热率(infrared-light rejection rate，IRR)有机统一的问题. 不同于传统的单一优化策略，本文工作通过采用高性能三元策略和多层光学调控层的方法来协同改善STOPV的性能. 材料层面，通过结合宽带隙给体和2个吸收相似但对称性不同的近红外受体分子，将单结三元不透明有机太阳能电池的效率优化至18.66%. 器件层面，提出三重光学调控方案，同时引入减反射层(anti-reflection layer，ARC)，二氧化碲(tellurium dioxide，TeO2)光学层和带通滤光片(bandpass filter，BF)，来优化器件的透光性. 最终制备的最佳STOPV，其PCE和APT分别达到了12.82%和35.70%，对应的光利用效率(light utilization efficiency，LUE)为4.6%，并且近红外光隔热率达到96.8%，实现了PCE、APT和IRR的均衡提升. 本文提出了一种开发设计高性能STOPV的有效方案，有利于进一步推动STOPV的商业化应用进展.  
        关键词：半透明有机太阳能电池;光学调控;二氧化碲;近红外光阻隔;光电建筑集成   
        534
        |
        62
        |
        0
        <图文摘要> <HTML>
        <网络PDF><Enhanced-PDF>
        <引用本文> <批量引用> 56089574 false
        发布时间：2024-11-26
      • 徐知源,朱城业,徐志康
        2024, 55(9): 1145-1154. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24054
        摘要：针对传统界面聚合反应可控性差、相应聚酰胺薄层复合膜结构和性能难以调控的问题，本研究以经典的哌嗪/均苯三甲酰氯在烷烃-水界面发生的聚合反应为研究对象，以氯化锂为哌嗪水溶液的添加剂，调控了反应生成聚酰胺分离层的结构，提升了聚酰胺薄层复合纳滤膜的分离性能. 在氯化锂最适浓度为1.25 g·L-1时，所制备聚酰胺分离层的调和酰胺键密度有所降低，孔径则由0.51 nm增大到0.59 nm，而其表面形貌、化学组成、表面亲水性及荷电性没有受到明显影响. 薄层复合纳滤膜的水通量提升了17%，达到216 L·m-2·h-1·MPa-1，同时对Na2SO4的截留率维持在98.8%以上. 此外，所制备的纳滤膜具有优异的耐压性、较宽的处理料液浓度范围以及较好的长期运行稳定性.  
        关键词：界面聚合;聚酰胺;氯化锂;薄层复合膜;纳滤   
        496
        |
        350
        |
        0
        <图文摘要> <HTML>
        <网络PDF><Enhanced-PDF>
        <引用本文> <批量引用> 56620098 false
        发布时间：2024-11-26
      • 郭照琰,高易,茹越,刘振杰,张晓红,乔金樑
        2024, 55(9): 1155-1164. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24111
        摘要：马来酸酐-醋酸乙烯酯交替共聚物及其衍生物是一类非共轭光致发光聚合物，在防伪、转光等领域具有很好的应用前景. 本研究对自稳定沉淀聚合法制备的马来酸酐-醋酸乙烯酯交替共聚物(PMV)微球进行了酰胺化和酰亚胺化改性，制备出了光致发光的水溶性马来酰胺酸-醋酸乙烯酯交替共聚物PMVN. 通过对其光致发光性能的研究，发现其在室温和85 ℃下溶解的溶液及固体呈现出不同颜色及荧光特征，85 ℃下溶解的溶液及固体还呈现出蓝、红双发射的特性. 在此研究结果基础上，成功制备出荧光水凝胶，所制备的光致发光聚合物和荧光水凝胶在疾病诊断、防伪和环境监测等方面具有很好的应用前景.  
        关键词：马来酸酐-醋酸乙烯酯交替共聚物;荧光水凝胶;自稳定沉淀聚合;发光团簇;蓝/红双发射;聚集诱导发光   
        361
        |
        142
        |
        0
        <图文摘要> <HTML>
        <网络PDF><Enhanced-PDF>
        <引用本文> <批量引用> 56620110 false
        发布时间：2024-11-26
      • 孟金华,李沂蒙,魏乐倩,李雯昕,单梦琪,蓝丽珍,王富军,王璐,毛吉富
        2024, 55(9): 1165-1178. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24047
        摘要：为了解决智能可穿戴柔性传感器宽应变传感范围和高灵敏度难以兼顾的问题，采用湿法同轴纺丝方法，一步制备了一种具有双重导电网络结构的带状纤维作为柔性应变/温度传感器. 芯轴的碳纳米管在非溶剂致相分离过程中向鞘轴的聚氨酯扩散，导致碳纳米管嵌入聚氨酯形成导电网络，与芯轴碳纳米管导电层构成双重导电网络，聚氨酯作为鞘轴提供可拉伸性和保护作用. 这种双重导电结构实现了低初始电阻(387 Ω)、宽应变传感范围(Sensing ε=425%)和高灵敏度(ε = 0%~200%, GF=208.8; ε = 200%~425%, GF=1359.2)，而且它作为柔性传感器还能在0%~20%应变重复1.25×104次后保持相对电阻基本不变. 此外，该柔性传感器还兼具温度传感功能(TCR=-0.240 %/℃)和耐腐蚀耐水洗性，在智能可穿戴设备等领域具有广泛的前景.  
        关键词：柔性传感器;双重导电网络;宽应变传感范围;高灵敏度;温度传感   
        491
        |
        286
        |
        0
        <图文摘要> <HTML>
        <网络PDF><Enhanced-PDF>
        <引用本文> <批量引用> 55522856 false
        发布时间：2024-11-26
      • 王霖铎,张绪刚,段然龙,边新超
        2024, 55(9): 1179-1190. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24042
        摘要：设计合成了一系列以氯为轴向基团的锰(Ⅲ)和碱金属(Ⅰ)为核心的大环双金属中心配合物催化剂，并通过基质辅助激光解吸飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)和元素分析对其结构进行了详细表征. 该系列催化剂可以在环氧环己烷(CHO)存在下催化丙交酯(LA)和ε-己内酯(ε-CL)聚合. 对不同的碱金属离子进行筛选和优化，以确保实现最佳的聚合效果. 研究了配合物中不同的碱金属中心对其催化性能的影响，实验结果表明碱金属中心的引入改善了配合物的催化性能，表现出相较单核席夫碱锰催化剂更好的催化性能，配合物胺桥部分的空间位阻效应对其催化活性具有明显影响，同时，在外消旋丙交酯的立体选择性聚合中，这一系列的配合物催化聚合倾向于得到具有等规立构结构的聚合物，通过MALDI-TOF-MS表征了聚合得到的聚乳酸(PLA)的端基结构，说明这一系列双金属中心配合物在环氧化物存在下的原位引发机理.  
        关键词：双核异金属催化剂;聚乳酸;聚己内酯;开环聚合;非均相催化剂   
        349
        |
        177
        |
        0
        <图文摘要> <HTML>
        <网络PDF><Enhanced-PDF>
        <引用本文> <批量引用> 55591582 false
        发布时间：2024-11-26
      • 赵崴,代枭,张丽丽,沈军
        2024, 55(9): 1191-1199. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24018
        摘要：为探索自由基聚合所得聚合物结构与热性能的可控方法，采用氨基甲酸酯化法合成4种具有规则螺旋结构的直链淀粉衍生物，即直链淀粉-三(4-氯苯基氨基甲酸酯)、直链淀粉-三(苯基氨基甲酸酯)、直链淀粉-三(4-甲基苯基氨基甲酸酯)和直链淀粉-三(S-(-)-α-甲基苄基氨基甲酸酯)衍生物，并将其作为手性添加剂诱导甲基丙烯酸甲酯(MMA)的自由基聚合，进一步探究直链淀粉衍生物对所得聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)热性能的影响. 通过核磁共振氢谱和圆二色光谱等确认直链淀粉衍生物的结构规整，取代完全，并具有规则的手性螺旋结构. 采用凝胶色谱法、动态光散射、X射线衍射和热失重分析等对所得PMMA的分子量及其分布、分子链聚集行为和热性能进行了详细表征. 结果表明，由直链淀粉衍生物诱导所得PMMA的热稳定性能获得明显改善，其中以对位甲基取代直链淀粉衍生物的诱导效果最好，可使PMMA的玻璃化转变温度和起始分解温度分别提高26和71 ℃，为甲基丙烯酸酯类单体的可控聚合方法提供了新思路.  
        关键词：直链淀粉衍生物;聚甲基丙烯酸甲酯;热稳定性;自由基聚合   
        309
        |
        160
        |
        0
        <图文摘要> <HTML>
        <网络PDF><Enhanced-PDF>
        <引用本文> <批量引用> 49318352 false
        发布时间：2024-11-26
      • 秦宇飞,景帅然,刘波
        2024, 55(9): 1200-1206. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24057
        摘要：三价钛金属配合介导的自由基聚合因其可控性好、所得聚合物无需进一步纯化而受到广泛关注. 本工作利用限制几何构型三价钛金属配合物1作为控制剂，分别与1-溴-1-苯乙烷(I1)、α,α-二甲基苄溴(I2)、1-碘-1-苯乙烷(I3)构成引发体系，引发甲基丙烯酸甲酯自由基聚合，研究了引发剂种类对聚合活性及所得聚合物的分子量及分子量分布的影响，进一步以1和I1构成的二元引发体系为模型，研究了聚合动力学，同时对单体与引发剂比例以及聚合温度对单体转化率、所得聚合物分子量及分布的影响进行了研究，结合核磁技术和顺磁共振技术对1和I1反应的跟踪，对聚合机理进行了推测.  
        关键词：自由基聚合;三价钛配合物;甲基丙烯酸甲酯   
        370
        |
        168
        |
        0
        <图文摘要> <HTML>
        <网络PDF><Enhanced-PDF>
        <引用本文> <批量引用> 56080072 false
        发布时间：2024-11-26
      • 罗非艳,李岩潼,何利,张迦宇,李佳乐,孙囡,张全平
        2024, 55(9): 1207-1215. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24014
        摘要：引入超低含量纳米粒子至聚合物基体能够同时改善介电常数和击穿强度，从而显著提升聚合物薄膜电容储能密度，有助于器件小型化. 目前溶液共混策略中的有机溶剂回收及环境安全等诸多因素限制了超低填充聚合物纳米复合材料规模化制备及应用. 本文工作提出双原位合成策略：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)聚合与硼酸钙纳米粒子生长同步，无需任何溶剂实现0.2 wt%硼酸钙纳米粒子均匀分散于PET基体，且界面良好相容. 聚酯纳米复合材料介电常数为4.91，最大储能密度为10.69 J/cm3，是纯PET 1.94倍. 这种双原位合成策略能潜在扩展其他聚酯纳米复合体系，且能批量化制备，为探索聚酯纳米复合材料电能存储和其他应用提供理论依据.  
        关键词：双原位;超低填充;介电性能;储能密度   
        310
        |
        244
        |
        0
        <图文摘要> <HTML>
        <网络PDF><Enhanced-PDF>
        <引用本文> <批量引用> 49087972 false
        发布时间：2024-11-26
      • 乔泽爽,邹发生,宋文波,白红伟,傅强
        2024, 55(9): 1216-1228. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24046
        摘要：添加无机粒子是有效降低聚丙烯(PP)成型收缩率的一条重要途径，但目前对其作用机制的理解还很局限. 本研究以滑石粉(talc)填充的等规PP (i-PP)为例，通过理论计算与实验相结合的方法，研究了无机粒子对i-PP注塑制品线收缩率的影响规律和机理. 结果表明，当talc含量较低时(<6 vol%)，注塑制品在面内(即平行模流方向MD和垂直模流方向TD)和面外(即厚度方向ND)的线收缩率均随talc含量的增加而线性降低，与理论预测基本一致. 然而，当talc含量较高时(>6 vol%)，收缩率的变化趋势显著偏离理论曲线，面内线收缩率急剧降低，而面外线收缩率则基本保持不变. 进一步分析发现，由于注塑制品中的片状talc倾向于沿MD-TD平面方向取向，并诱导i-PP片晶垂直于其表面生长，因此致密的talc片层网络可促使i-PP结晶形成垂直于MD-TD平面高度取向的晶体，最终导致制品的面内线收缩率显著低于理论值(这对大尺寸低收缩薄壁制品的开发非常有利)，而面外收缩率则高于理论值. 研究结果打破了通过填料体积占比减小PP复合材料成型收缩的传统认识，从结晶的角度揭示了基于填料诱导的取向结晶调控PP制品线收缩的新机理，为低收缩PP材料的开发提供了可行思路.  
        关键词：聚丙烯;收缩率;结晶   
        683
        |
        230
        |
        0
        <图文摘要> <HTML>
        <网络PDF><Enhanced-PDF>
        <引用本文> <批量引用> 56080100 false
        发布时间：2024-11-26
      • 张益弘,陈羽阳,涂龙龙,左雪,谭烨,喻林萍,李传常,曾巨澜
        2024, 55(9): 1229-1240. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24048
        摘要：在储冷控温用定形相变材料研究领域，水的相变储冷特性常被忽视. 本研究以丙烯酸和聚乙烯醇为原料，通过交联聚合，辅以冻融循环和表面干燥制备了一类基于聚乙烯醇和聚丙烯酸的水凝胶定形相变材料. 在氢键和冻融循环的作用下，聚乙烯醇和聚丙烯酸相互缠绕形成强大的氢键网络，赋予水凝胶极高的含水量和良好的塑形性能. 将该水凝胶用作定形相变材料，通过其中水的相变实现相变储冷，储冷容量达237 J/g，且50 ℃以下水不会挥发.该水凝胶定形相变材料具有极好的抗泄漏性能和良好的循环稳定性，50次冻融循环后储冷性能无变化，且可塑成任意形状，可应用于储冷、冷链控温和冷敷等领域. 此外，为充分利用水凝胶内部的孔隙，通过添加纳米石墨片增强水凝胶骨架的稳定性，并经冷冻干燥得到了一种高孔隙率支撑材料，然后以赤藓糖醇和PEG2000为相变材料，制备了2类定形相变材料. 它们均具有极高的相变材料含量和相变储热容量，证明基于水凝胶的聚合物网络骨架是一类良好的支撑材料. 本文所得结果对推进水凝胶材料在热能储存和温度控制领域的应用具有重要的价值.  
        关键词：水凝胶;定形相变材料;相变控温;储冷;支撑材料   
        572
        |
        386
        |
        0
        <图文摘要> <HTML>
        <网络PDF><Enhanced-PDF>
        <引用本文> <批量引用> 53946971 false
        发布时间：2024-11-26
      • 吴文虎,李洋,余华光,刘继延,黄祚刚,刘学清
        2024, 55(9): 1241-1250. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24030
        摘要：设计并合成了具有苯并环丁烯(BCB)结构的含酚羟基的酰亚胺2-(二环[4.2.0]辛-1,3,5-三烯-3-基)-5-羟基-1H-异吲哚-1,3(2H)-二酮(BCB-HP)和含芳酸的酰亚胺2,3-二氢-1,3-二氧-2-(二环[4.2.0]辛-1,3,5-三烯-3-基)-1H-异吲哚-5-羧酸(BCB-CP)，与4-羟基苯甲酸(4-HBA)、6-羟基-2-萘甲酸(HNA)和N-(3-羧基苯基)-4-羟基邻苯二甲酰亚胺(3-CHP)通过溶液缩聚共聚合成了液晶聚酯酰亚胺(LCPEI). 与不含热活性BCB基团的LCPEI比较，BCB型LCPEI具有更好的溶解度、较低的熔融温度(Tm=200 ℃，以及较高的玻璃化转变温度(Tg=149 ℃)，具有良好的加工和应用潜力. LCPEI-22-BCB (含22 mol% CHP)制备的薄膜相较于LCPEI-22，弹性模量更高，介电常数相近(Dk=3.364 @10 GHz)，介电损耗更低(Df=0.0019)，具有作为挠性覆铜板材料的应用前景.  
        关键词：液晶聚酯;聚酯酰亚胺;苯并环丁烯;低介电常数   
        335
        |
        346
        |
        0
        <图文摘要> <HTML>
        <网络PDF><Enhanced-PDF>
        <引用本文> <批量引用> 50487307 false
        发布时间：2024-11-26
      • 解鹏杰,王倩佩,刘美娇
        2024, 55(9): 1251-1261. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24038
        摘要：利用自洽场理论(SCFT)计算研究了AB两嵌段共聚物在交替吸附的圆柱受限下的自组装行为，重点研究了碟状(disk, Dk)结构的稳定性和相区域，构建了关于交替吸附周期w、圆柱孔径D以及A嵌段体积分数f的一系列相图. 结果表明，Dk结构的稳定性在表面场的诱导下得到很大的提高，特别是w ≈5.0Rg时Dk结构变得更稳定. 固定w = 5.0Rg的情况下，Dk结构的形貌随着圆柱孔径D和A嵌段体积分数f的变化而变化，在一定的D-f线性变化区间， Dk结构可以形成具有负曲率的双凹碟状形貌，否则形成椭球或圆环形貌. 此外，在这样的特殊的表面场诱导下还出现了一些有趣的新型柱结构以及具有规则排列的球形结构. 这些研究加深了对圆柱受限表面场诱导嵌段共聚物自组装相行为的理解，为实验上制备类似的复杂结构提供了理论指导.  
        关键词：嵌段共聚物;自组装;圆柱受限;表面场诱导;自洽场理论   
        483
        |
        126
        |
        0
        <图文摘要> <HTML>
        <网络PDF><Enhanced-PDF>
        <引用本文> <批量引用> 49913487 false
        发布时间：2024-11-26
      0