最新刊期
      2025年第56卷第3期

        专论

      • 李茂盛, 陶友华
        2025, 56(3): 361-376. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24271
        摘要：随着全球社会对可持续发展的日益重视，探索高效、绿色、安全及经济的可持续聚合新方法，实现高分子材料的精准合成，已成为高分子合成化学的研究重点. 近年来，我们突破链式聚合主要依赖金属催化剂调控链末端的局限，创新性地提出阴离子结合催化聚合理念，旨在通过氢键给体与阴离子物种之间的非共价相互作用来动态结合、识别与活化链末端，从而实现聚合活性和选择性的统一. 本文首先从O-羧基环内酸酐单体的开环聚合研究出发，综述了该领域的发展脉络和代表性研究进展. 接着，回顾和梳理了我们针对该领域的关键挑战而开展的系列研究工作，重点介绍了阴离子结合催化聚合方法的提出背景与建立过程. 最后，展望了这种新兴催化聚合方法的未来发展趋势. 我们相信，利用非共价相互作用来催化挑战性的离子聚合，代表了一个前景广阔的聚合催化研究新方向，必将在推动高分子科学及其产业的可持续发展中发挥重要作用.  
        关键词：阴离子结合催化聚合;O-羧基环内酸酐;开环聚合;可持续聚合方法;非共价催化   
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        更新时间：2025-02-27

        综述

      • 共轭高分子在脑机接口中的应用与展望

        潘熙然, 张志, 雷霆
        2025, 56(3): 377-395. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24249
        摘要：脑机接口能够在生物神经系统与电子设备之间建立双向通信，在神经科学研究、医疗康复和虚拟现实等领域发挥着重要作用. 共轭高分子具有柔性、良好的生物相容性和优异的光电特性，在柔性脑机接口中展现出巨大潜力，有望实现更高效、稳定和长期的神经信号采集与传输. 本综述总结了近年来共轭高分子材料在脑机接口领域的应用进展，介绍了导电共轭高分子电极在脑电信号采集中的应用，重点阐述了基于半导体共轭高分子的有机电化学晶体管器件在信号放大和提高信噪比等方面的独特优势. 此外，还探讨了基于共轭高分子的水凝胶材料的潜力与发展现状，并总结了该领域的发展趋势及主要挑战. 综合分析表明，共轭高分子在推动脑机接口多功能化和长期稳定监测方面具有广阔前景. 未来研究应聚焦于开发高性能共轭高分子基水凝胶材料、优化器件结构和开展系统集成，以推动柔性脑机接口技术的发展.  
        关键词：共轭高分子;脑机接口;神经电极;有机电化学晶体管;水凝胶   
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        更新时间：2025-02-27

      • 半导体聚合物纳米点生物荧光成像探针进展

        杨宏伟, 范庆瑞, 王健君
        2025, 56(3): 396-407. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24214
        摘要：荧光成像技术因其非侵入性、高时空分辨率和高灵敏度，在生命科学研究领域中备受关注. 作为荧光成像技术的基础工具，发展高性能的荧光探针成为提高成像质量的关键途径之一. 随着纳米材料科学领域的迅速发展，荧光纳米颗粒探针因其克服了传统有机染料和荧光蛋白在荧光效率和光稳定性方面的不足，逐渐成为荧光成像领域的有力竞争者. 近年来，半导体聚合物纳米点(Pdots)因其粒径小、亮度高、稳定性强等特性在荧光纳米探针领域中备受瞩目. 本文首先回顾了Pdots的发展历程和制备策略，并总结了Pdots作为荧光纳米探针在光物理特性上所具备的优势. 此外重点介绍了Pdots作为一类性能优异的荧光纳米探针在荧光标记成像、超分辨荧光成像和活体生物成像中的最新应用进展. 最后，分析了当前Pdots作为荧光探针存在的一些优点和局限性，并探讨了该类纳米探针在未来存在的主要发展方向和应用前景，为Pdots在生命科学成像领域中的更广泛应用开辟新的可能性.  
        关键词：半导体聚合物;聚合物纳米点;荧光探针;荧光成像   
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        更新时间：2025-02-27

        研究论文

      • 室温下多重交联高性能高直链玉米淀粉膜的制备及性能

        马小飞, 李君, 刘正平
        2025, 56(3): 408-419. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24236
        摘要：室温常压下高直链玉米淀粉(HACS)在水中不能溶解，这限制了其在可降解包装薄膜领域的应用. 本文中采用四丁基氢氧化铵(TBAH)水溶液作为溶剂，实现了室温常压下HACS的溶解，并通过分子链的多重交联(同时具备物理交联、配位键交联和共价键交联)制备了高性能HACS薄膜. 采傅里叶红外光谱、原子力显微镜、X射线衍射及拉伸实验表征了薄膜的结构、表面形貌、结晶性及力学性能. 结果表明，与单重物理交联和双重交联(物理-配位键交联、物理-共价键交联)的HACS膜相比，多重交联薄膜的表面粗糙度和结晶性均更低，薄膜的力学性能更强，断裂伸长率为65%，拉伸强度达3.18 MPa. 本文工作为开发高性能淀粉基薄膜材料提供了新的思路和方法.  
        关键词：高直链玉米淀粉;四丁基氢氧化铵;室温溶解;多重交联;力学性能   
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        更新时间：2025-02-27

      • 集成结构性能与真实燃烧信息的阻燃材料数据库设计构建

        王然, 付腾, 杨雅捷, 汪秀丽, 王玉忠
        2025, 56(3): 420-430. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24243
        摘要：随着材料基因工程的发展，大数据与人工智能相结合的研究工具日渐成为材料科学发展的新范式. 然而，该研究工具在预测有机高分子材料的阻燃性能时效果差. 究其原因，与有机高分子材料固有性质主要由其自身结构决定不同，阻燃性不仅与材料的自身结构密切相关，还受到复杂的燃烧过程的显著影响. 鉴于此，本工作提出了一种适宜于阻燃材料研究的数据库构建策略，利用数据库管理工具和虚拟燃烧器，提取聚合物结构、性能和燃烧过程数据，构建了一套基于Web界面的阻燃高分子材料数据库. 该数据库不仅包含常规高分子材料数据库的材料名称、化学结构、热物性能、燃烧性能、数据源等信息，更含有聚合物真实燃烧过程中产生的热解/燃烧产物数据. 该数据库为基于数据驱动的阻燃材料研发新范式提供了统一标准的、可检索的、可溯源的阻燃数据标准，为建立高质量阻燃数据集提供了基础.  
        关键词：阻燃材料;结构性能;真实燃烧;数据库;材料基因   
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        更新时间：2025-02-27

      • 双催化剂体系制备高透明环烯烃共聚物及聚合物性能研究

        张羽飞, 丁营利, 姜子豪, 黄冬, 吴昊洋, 潘莉, 李悦生
        2025, 56(3): 431-441. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24245
        摘要：乙烯/二甲桥八氢萘共聚物(E/TCD)是一种具有高附加值的环烯烃共聚物(cyclic olefin copolymer, COC)，但TCD单体价格十分昂贵且尚未实现国产化，导致相关共聚物产品价格过高. 本研究中，我们优选了2种可分别得到具有不同TCD插入率、不同分子量的E/TCD共聚物选择性茂金属催化剂进行复合制备了一系列组成不同E/TCD共聚物混合物. 通过改变两催化剂比例等，有效调控TCD平均插入率和聚合物分子量，进而实现共聚物热性能和力学性能的高效调节. 研究发现，两催化剂比例为4:1时，所得共聚物的综合力学性能最优，拉伸强度为54.6 MPa，断裂伸长率提升为5.0%，相比于高插入率、高分子量的E/TCD共聚物，利用更低的TCD插入率实现了更优的综合力学性能. 为了进一步提高其耐热性和韧性，本研究引入烷基降冰片烯作为第三单体，采用双催化剂体系制备了三元环烯烃共聚物. 柔性烷基侧链的引入也可使聚合物的韧性得到明显提高. 通过调节共聚物组成与结构，在保持E/TCD共聚物优秀的光学性能的同时降低TCD单体插入率，实现了该类COC性能优化并有效降低成本.  
        关键词：双催化剂体系;环烯烃共聚物;二甲桥八氢萘;烷基降冰片烯   
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        更新时间：2025-02-27

      • Zn(HMDS)2催化剂对丙交酯的开环聚合研究

        杨雪梅, 郭泫华, 何晓智, 徐广强, 王庆刚
        2025, 56(3): 442-448. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24246
        摘要：双(双三甲基硅基)胺锌(Zn(HMDS)2)作为一种新型、结构简单、无需配体、低毒性的催化剂用于丙交酯的开环聚合，对拓宽其在生物领域的应用具有重要的科学意义. 本研究深入探索了Zn(HMDS)2催化丙交酯L-LA和D-LA开环聚合过程，探讨了聚合活性、可控性以及聚合物的结晶性能和热性能. 结果表明，使用Zn(HMDS)2/苯甲醇(BnOH)催化体系可以实现丙交酯单体的高效可控开环聚合反应，并且所得聚合物保持高的立构规整度，Pm均大于0.99. 用示差扫描量热法(DSC)分析了所得聚合物的热性能，发现随着聚乳酸聚合度的增长，冷结晶温度(Tc)、玻璃化转变温度(Tg)、熔融温度(Tm)都呈现一定的变化规律.  
        关键词：聚乳酸;Zn(HMDS)2;开环聚合   
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        更新时间：2025-02-27

      • 单茂钪催化二苯基膦苯乙烯与异戊二烯共聚合的研究

        王露, 马杰, 郭方
        2025, 56(3): 449-456. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24235
        摘要：研究了单茂钪催化二苯基膦苯乙烯(StPPh2)均聚合及与异戊二烯(IP)共聚合的性能，通过核磁共振波谱(NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)和示差扫描量热法(DSC)对所获聚合物的微观结构和热性能进行表征分析. 结果表明，单茂钪(C5H5)Sc(CH2C6H4NMe2-o)2可以高活性地催化o-StPPh2均聚合及与IP共聚合，但是无法催化p,m-StPPh2聚合，二苯基膦基团的位置直接影响其聚合性能. 在70 ℃甲苯溶剂中o-StPPh2聚合20 min，聚合物的收率达96%，获得的o-StPPh2均聚物具有一个高达220 ℃的玻璃化转变温度(Tg). 单茂钪(C5H5)Sc(CH2C6H4NMe2-o)2催化不同比例的o-StPPh2与IP共聚合15 min，共聚物收率均达92%以上，单体转化率近100%，可以通过控制加料比精确控制o-StPPh2-IP共聚物的组成. 共聚合动力学和共聚物结构分析表明，共聚合初期o-StPPh2与IP无规共聚合，聚合后期以IP聚合为主，获得共聚物含有o-StPPh2-IP连接序列和长聚IP嵌段，其中IP聚合的cis-1,4选择性达94%. 不同组成的o-StPPh2-IP共聚物均有2个Tg，源于聚IP嵌段的Tg约-60 ℃，源于o-StPPh2-IP连接序列的Tg范围98~182 ℃，随着共聚物中o-StPPh2含量的增加而提高.  
        关键词：二苯基膦苯乙烯;异戊二烯;共聚合;钪   
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        更新时间：2025-02-27

      • 高1,4-结构的双端多羟基液体聚丁二烯橡胶的制备

        王卫鑫, 赵文朋, 董静, 王凤, 张学全, 刘恒
        2025, 56(3): 457-464. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24237
        摘要：端羟基聚丁二烯(HTPB)是一种低分子量的遥爪液体橡胶，其性能主要受主链微观结构的影响，高1,4-结构含量的HTPB低温力学性能最佳，然而由于聚合机理的限制，合成高1,4-结构含量的HTPB的方法非常有限. 本研究利用钕系催化剂催化丁二烯单体配位可逆链转移聚合(CCTP)的特性，采用“三步法序贯聚合”策略，合成了一系列分子量可控、窄分布、高1,4-结构含量的端羟基聚丁二烯(HTPB)液体橡胶. 与传统的HTPB不同的是，此法得到的HTPB的羟基的平均官能度( f )，可通过调节羟基共聚单体BdOAl的加入量得以实现，进而能够制备末端含多个羟基的端多羟基HTPB，羟基官能度最高达3.3，所得HTPB的分子量可通过改变单体比和铝比得以实现. 降低单体比或增加铝比，均能明显降低所得HTPB的分子量. 本工作所得HTPB分子量分布窄、分子量大范围可调，且羟基官能度可调，能够与传统阴离子/自由基型HTPB形成良好的互补性.  
        关键词：端羟基聚丁二烯;高1;4-结构含量;稀土;配位可逆链转移聚合   
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        更新时间：2025-02-27

      • 可降解高分子的摩擦电特性研究与器件应用探索

        袁桂梓, 舒勤思, 杜世宇, 李志健, 周宏伟, 刘汉斌
        2025, 56(3): 465-475. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24239
        摘要：基于不同的可降解高分子材料作为摩擦层，铜片为电极层组装了系列摩擦纳米发电机(TENG)，在相同摩擦层厚度及器件尺寸条件下，系统地研究了器件的输出性能，获得了这些可降解高分子材料的摩擦电极性排序，发现以海藻酸钠(SA)与聚丁二酸丁二醇酯(PBS)作为摩擦层的TENG表现出最佳输出性能，其最大输出电压达到46 V，电流0.7 μA，转移电荷量4.68 nC. 为进一步研究电极材料的影响，以SA与PBS作为摩擦层，石墨烯纸(GC-paper)作为电极构建了TENG器件，其输出电压达到88 V，电流1.25 μA，转移电荷量14.6 nC. 该TENG器件可以应用在能量收集与自供能传感等领域. 本研究对环境友好型TENG器件的发展具有一定的参考价值.  
        关键词：摩擦纳米发电机;可降解材料;摩擦电极性;自供能传感   
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        更新时间：2025-02-27
      • 李庭斌, 李欣雨, 朱桂英, 王存民, 江亮, 邵将, 张明明, 徐欢
        2025, 56(3): 476-486. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24241
        摘要：开发高性能空气过滤材料对于保护人体生命健康十分重要. 本研究通过静电诱导立构复合化策略使聚L-乳酸(PLLA)和聚D-乳酸(PDLA)链间发生相互作用，触发氢键的产生，促进C＝O偶极子取向，诱导立构复合化聚乳酸(PLA)的形成，然后利用银掺杂二氧化钛(Ag-TIO)纳米电介质促进分子相互作用以进一步增强PLA的立构复合，制备具有高电活性的纳米纤维膜实现高效低阻的空气过滤. 结果表明，Ag-TIO纳米电介质与静电诱导立构复合化策略协同提升PLA纳米纤维膜的电活性、过滤性能和力学性能：纤维显著细化(从467 nm到162 nm)，表面电势大幅提升(从0.15 kV到3.20 kV)，对PM0.3具有优异的过滤效率同时保持超低压降(93.3%, 32 Pa, 32 L/min)，抗拉强度和断裂伸长率分别为11.9 MPa和24.0%，杨氏模量和断裂韧性高达202.6 MPa和2.48 MJ/m3，具有良好的实际应用性. 本研究所提出的可降解纳米纤维膜在超细颗粒物的高效过滤中具有广阔应用前景.  
        关键词：聚乳酸;可降解纤维;立构复合化;电活性;空气过滤   
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        更新时间：2025-02-27
      • 熊勇, 姜昀良, 董育民, 邓景月, 周建萍, 周炳华, 梁红波
        2025, 56(3): 487-500. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24219
        摘要：含氢键的聚氨酯(PU)弹性体具有优异的自修复能力和力学性能. 在弹性体主链和侧链引入多重氢键，构建的分级氢键体系能进一步提高自修复弹性体的综合性能. 本研究制备了含草酰胺基团的扩链剂N,N-双(2-羟乙基)草酰胺(BHO)和含四重氢键的扩链剂1(6-(3-(1,3-二羟基-2-甲基丙烷-2-基)脲基)己基)-3-(6-甲基-4-氧-1,4-二氢嘧啶-2-基)脲基(UPy-(OH)2))，基于2种扩链剂的复配合成了一系列含分级氢键的聚氨酯弹性体(PU-BxUy). 通过调控2种扩链剂的比例，探究侧链UPy含量对弹性体性能的影响. 结果表明：相较于未引入侧链UPy基团的PU-B，引入适量侧链UPy基团的PU弹性体(PU-B8U2)，其强度由(22.21±1.67) MPa增加到(40.62±3.46) MPa. 韧性由(87.44±4.43) MJ·m-3提升到(156.11±5.31) MJ·m-3. 除此之外，PU-B8U2在100 ℃下30 min内可实现划痕修复完全. 并且在100 ℃下修复1 h后，PU膜的修复效率达到89.4%.  
        关键词：聚氨酯;弹性体;氢键;微相分离;自修复   
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        更新时间：2025-02-27
      • 邱文娟, 莫兆文, 邢玉恒
        2025, 56(3): 501-514. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24232
        摘要：利用自洽场理论方法，实现了对A、B两嵌段之间有着一对非常微弱相互作用的A0.33B0.33C0.34星型三嵌段共聚物在纳米球受限下相结构转变行为的研究. 对A0.33B0.33C0.34星型三嵌段共聚物体相结构和纳米球表面属性及空间受限程度对相结构的影响依次给予了计算分析. 结果显示，在表面场中性和选择C嵌段两种纳米球受限环境下，随纳米球空间增大，体相结构为六角柱的A0.33B0.33C0.34星型三嵌段共聚物均呈现由各种非球对称性受挫相结构向具有六角柱体相结构特征的相结构演化的转化规律. 不同于前2种受限情况，在表面场选择A嵌段和同时选择A及B两嵌段的纳米球受限环境下，在中等大纳米球空间受限区域里，同心球形层结构均有出现. 被表面场选择的嵌段润湿或占据纳米球内表面的能力随纳米球空间增大和表面场属性由选择C嵌段变为选择A嵌段变为同时选择A及B两嵌段的顺序均呈现增强趋势，但A0.33B0.33C0.34星型共聚物润湿能力没有在相同受限环境下线型两嵌段的润湿能力强. 相比在相同纳米球受限环境下有着对称性相互作用的A0.33B0.33C0.34星型三嵌段共聚物，本研究中的A0.33B0.33C0.34星型共聚物呈现出更多新颖有趣的相结构及转变行为. 本研究有助于全面理解星型三嵌段共聚物自组装行为机理，也为解读复杂相结构的形成机理打下理论基础.  
        关键词：ABC星型三嵌段;球受限;受挫相结构;表面选择性;空间受挫程度   
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