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第二届中国科学院应用化学学术研讨会——高分子科学分会

第二届中国科学院应用化学学术研讨会——高分子科学分会

  • 召开年：2008
  • 召开地：长春
  • 出版时间： 2008-09-23

主办单位：中国科学院人事教育局

会议文集：第二届中国科学院应用化学学术研讨会——高分子科学分会论文集

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  • 摘要：本文将介绍近期在稠环噻吩小分子的合成、结构与性能的关系、以及在有机场效应晶体管方面的应用等最新进展.有机半导体的发展要求材料具有高有序性以实现高载流子迁移率，而液晶是分子按晶轴的方向排列形成的，具有规整的结构，因此有可能实现高迁移率。而且它具有易加工、自修复等优点，在加工性能上优于分子单晶。合成了基于稠环噻吩的齐聚物，发现它们具有液晶性质，能够自组装成高度有序的纳米结构。用它们构筑了操作性能较好的有机场效应晶体管。研究了取代基对薄膜结构、光电性能和器件性能的影响。还将介绍近期在基于稠环噻吩的共聚物的合成及在有机场效应晶体管和太阳能电池方面的应用。这些稠环噻吩共聚物具有高迁移率和宽吸收等特点，用它们制备的全聚合物太阳能电池显示了优异的操作性能。
  • 摘要：近年来,有机光电功能材料在发光二极管(LEDs)、光伏电池(PVCs)、场效应晶体管(FET)等方面的应用取得了显著的进展.在有机光电功能材料的研究中,材料的结构(分子结构、凝聚态结构)与其光电性能之间的关系一直是该领域研究的核心之一.本文将重点介绍研究组近期在有机光电功能材料的结构与性能关系研究方面的一些进展. 在有机PVCs材料与器件方面，以聚2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基卜1,4-对苯撑乙烯(MEH-PPV)为给体分子，N,N-二(1-乙基丙基卜3,4,9，10-苝四羟酸二亚酸胺(EP-PDI)为受体分子，以MEH-PPV:EP-PDI给受体掺杂体系为研究对象，系统地研究了退火时间、电场、溶剂、配比、溶液浓度、退火温度等对复合膜的聚集态结构以及相应光伏电池性能的影响。在有机LEDs材料与器件方面，设计并合成了以蒽为核(An-TPA2, An-TPA6,An-TPA14)和以苯为核((Ph-TPA2, Ph-TPA6, Ph-TPA14)的一至三代树枝状分子(dendrimers。考察了两类dendrimers的光谱性质，发现以蒽为核的dendrimers具有聚集诱导发光特性，以苯为核的dendrimers具有聚集淬灭荧光特性，说明蒽核在聚集诱导发光中起了决定性的作用。
  • 摘要：有机白光电致发光器件属于平板型光源,具有制备工艺简单,重量轻,发光效率高等优点,在彩色平板显示、液晶显示背照明光源及普通照明光源方面具有巨大应用潜力.聚合物白光器件因其制备过程简便,且易于大面积加工,尤其受到关注.聚合物薄膜的微观形态结构对载流子传输和发光性质具有非常重要的影响,本文采用单一聚合物白光材料,即主链含苯并噻二唑基元的聚芴双色白光材料为发光层, 通过调控薄膜的聚集态结构实现了载流子输运和发光性质的双重调控,并且通过引入新型界面材料并且利用高功函数金属铝即可实现高效率电子注入,使白光聚合物发光器件的效率提高了1倍以上.
  • 摘要：经过20余年的快速发展,有机光伏转换技术已经接近并达到了商业化的门槛.索尼、东芝、三星等著名的跨国公司已经开始大规模生产有机发光二极管显示屏;欧洲的OLLA项目基于PIN技术实现了有机白光在1000尼特下达到50lm/W,寿命为10,000小时;叠层聚合物太阳能电池的转换效率也达到了6.3％.为进一步推动有机光伏转化技术的发展和市场化进程,对有机载流子注入技术进行深入的研发是十分必要的.本文基于一种有机电子受体,3,4,9,10-苝四甲酸二酐(PTCDA),实现了增强的空穴和电子注入,为高水平载流子注入结构的设计提供了新的思想,同时对相应的工作原理做了合理分析.本文中将Mg:PTCDA做为电子注入层应用到有机发光二极管中并采用Ag做为阴极，器件的整体性能明显优于采用Mg:Ag电极的参比结构，最大电流效率提高12%，最大功率效率提高了28%。
  • 摘要：与传统的无机半导体材料相比,有机半导体材料具有易于加工、成本低、柔性、重量轻和便携性等优点,因此具有广阔的应用前景.目前,基于芳香胺类化合物的有机半导体材料已经被广泛研究.以吲哚[3，2-b]咔唑为母体，通过化学修饰的方法设计合成了一系列基于吲哚[3，2-b]咔唑的新型有机半导体材料。通过在吲哚[3，2-b]咔唑的N-5和N-11位上分别引入长的烷基链，一方面可以增加中间体和最终产物的溶解性，以利于合成反应和最终化合物的提纯;另一方面长的烷基链的引入还能够促使化合物在蒸镀成膜的过程中有机分子能够进行自组装，形成高度有序的有机薄膜，提高有机薄膜的有序性，从而提高基于此类化合物的有机薄膜场效应晶体管的性能。对吲哚[3，2-b]咔唑类衍生物的热学性质、紫外吸收光谱、荧光发射光谱和电化学性质等物理化学性质进行了详细的研究。三氟甲基的引入没有明显降低吲哚[3，2-b]咔唑的LUMO能级，所以该化合物仍然表现出P型半导体的特征。
  • 摘要：通过将纳米晶结构与柔性导电纤维等电极基底结构结合起来，将光伏电池单元形态从二维平板状发展到一维纤维状，形成具有特殊线团或网状形态的光电池模块，现了基于多重光散射/反射模式的高效率光子采集。结合新型原理的器件结构，尝试了通过外电场等对OLED器件等在工作状态下的载流子传输/复合以及光子捕获/释放等行为进行动态调控，进而实现了一系列在光子/释放、载流子传输/复合等方面具有特点的，发光颜色的器件功能动态可控的新型光电器件。新型器件结构的彩色发光器件材料适用面广，器件结构简单，器件在工作状态下颜色动态可调，已经实现的颜色调节范围包括红-绿、红-蓝、蓝-绿等。
  • 摘要：本文设计合成了一些具有同分子多晶相的典型有机发光材料体系，通过系统晶体机构的研究揭示了这些材料体系分子堆积结构和发光性能的关系。设计合成了蒽衍生物(ANP)，该有机发光分子通过分子间氢键和π…π相互作用、在不同的晶体生长条件下形成了五种超分子单晶，由于在单晶中分子聚集状态的差异，导致这五种晶体分别发蓝光、蓝-绿光和绿光，对于ANP体系实现了通过分子聚集态结构的改变来调控晶体的发光性能。合成了哇叮叮酮衍生物发光分子，通过晶体生长条件的控制得到了六种多晶相结构;通过晶体堆积结构的研究发现，各种多晶相的发光性能同喳叮叮酮生色基团间的π…π相互作用状态有密切的关系。设计合成了两种生色基团具有柔性结构特征的有机发光分子，发现这两个分子均存在何以相互可逆转变的晶相，而且不同晶相的发光性能具有明显差别，系统的结构及理论研究证明，不同相态的光物理性能即决定于分子堆积结构，又与分子构象有关。
  • 摘要：近年来，有机场效应材料及其器件引起了人们的广泛关注，在智能卡、电子商标、电子纸、存储器、传感器和有源矩阵显示器等方面有着潜在的应用前景。为了发展有机半导体材料和提高场效应性能，设计、合成了一系列有机半导体材料，包括并五噻吩、并三噻吩衍生物、蒽苯并噻吩、含杂原子的并五苯类似物等。利用该类材料制备了空气中稳定、高性能的P-和n-型场效应器件。另外，在源漏电极材料方面开展了研究工作，发现低成本的Cu是一种非常好的源漏电极材料，基于Cu的上电极结构的有机场效应晶体管的性能与Au上电极结构器件的性能相当。不仅构筑了低成本的上电极结构的场效应晶体管，还制备了高性能、低成本的下电极结构器件。对Ag或Cu下电极表面进行有效化学修饰，电极修饰提高了电极的功函数和降低了电极与半导体之间的接触电阻。TCNQ修饰的Cu或Ag源漏电极能极大提高器件的场效应性能。
  • 摘要：自1978年Lehn首次提出"超分子化学"这一概念以来,这一领域的研究已迅速发展成为化学和材料科学中最具挑战性的课题之一.以基于共价键的分子化学为起点,超分子化学是关于分子有序体组装和分子间作用的化学,其重要发展方向是研究分子自组装过程和自组装体.π共扼分子的结构多样性和可修饰性使其表现出丰富的自组装特点，为其形成各种超分子组装体奠定了基础。在本文中，采用多种共扼分子为自组装的结构单元，以π-π相互作用、氢键、亲水/疏水作用力等为驱动力组装得到了高长径比的纳米管、纳米线等，并仔细研究了组装单元的分子结构对组装体结构及性质的影响。
  • 摘要：高分子链结构是决定高分子性能的最主要结构层次.近年来,高分子化学领域产生了不少新的聚合原理及方法,以有效调控高分子的链结构.但要将它们应用于高分子合成工业,尚需要深刻地掌握这些聚合反应的本征动力学,揭示它们在不同流混模式反应器中的聚合规律,从而根据聚合物链结构的特定要求进行聚合反应器结构与工艺参数的优化.Graft from形式的自由基接枝聚合是聚合物高性能化与功能化的重要手段。针对PEG接枝PVAc过程，进行了均相Graft from接枝聚合动力学的实验与模型化研究，深刻揭示了间歇与半连续聚合过程中聚合转化率、接枝产物分子量及其分布、PEG被接枝率与PVA。接枝率的变化规律，为该聚合过程的优化设计提供了重要的科学依据。
  • 摘要：在膜分离过程中,被分离物质与膜分离材料表面的相互作用产生了表面吸附、浓差极化、滤饼层或凝胶层的形成及膜孔的堵塞等.因此,调控膜分离材料的表面结构与性能引起广泛的重视,对膜工业而言甚至处于与膜分离材料和膜分离过程等同重要的地位.聚丙烯微孔膜的表面工程关注膜表面的化学改性与性能优化，较系统地研究了仿生化、亲水化、抗污染聚合物微孔膜表面的构建方法，组合等离子体处理、自由基引发、紫外光诱导与功能单体的分子设计等多种手段制备了系列亲水化及聚肽、类磷脂与糖基仿生修饰的聚丙烯微孔膜，考察了膜表面物理化学结构与分离选择性能之间的定量定性关系。聚丙烯微孔膜的表面工程初步解决了膜表面结构的控制与优化、亲水化和仿生化聚合物微孔膜的制备等基础科学问题，为抗污染、生物相容性及蛋白质特异性吸附的膜材料制备提供了理论依据。
  • 摘要：由于纳米聚集体,包括球形胶束,囊泡、纳米管和纳米棒等在医药和光电等领域有广泛的应用前景,它们的制备、性质和可能的应用已有广泛的研究.首先合成了P4VP的大分子链转移剂，P4VP-TC，以偶氮二丁腈作引发剂，在甲醇中，引发苯乙烯进行RAFT聚合。因为甲醇是P4VP的溶剂，聚苯乙烯的沉淀剂。跟踪聚合反应，可以发现，在微相分离时，形成的是以聚苯乙烯为核，P4VP为壳的胶束。随聚合反应的进行，P4VP链段长度大辐增加，胶束不稳定，发生熔合，生成纳米棒。继续聚合12h，棒的长度增长;聚合至24h，长度变化不大，但纳米棒变粗。改变配比和聚合体系介质，使微相分离的时间推迟，增加相分离时P4VP链段的链长，继续聚合，可以得到从囊泡、复合囊泡以及纳米管等高分子纳米材料。利用RAFT聚合的付反应，可以制备更复杂纳米结构的高分子材料。
  • 摘要：聚乙烯醇(PVA)具其良好的水溶性,生物相容性等,在生物医学领域有广泛应用.如PVA可以依靠分子间的氢键作用、结晶行为等形成物理交联的水凝胶,从而作为药物载体使用.PVA通常由PVAc水解而得到,而PVAc只能通过VAc的自由基聚合制备,但由于VAc的可控自由基聚合相对其他烯类单体比较难实现,因此,基于PVA的大分子工程学相对进展缓慢.最近,活性自由基聚合的反展,包括原子转移自由基聚合(ATRP)和可逆加成—断裂链转移(RAFT),使得VAc的可控自由基聚合得以实现.因此,工作围绕利用RAFT聚合方法合成新型结构的含PVA链段的聚合物,并进而利用PVA的相关性质制备新型材料而开展.
  • 摘要：统计铁系催化剂所得聚乙烯的分子量分布，铁系催化剂在聚乙烯中存在另一个致命的缺点，就是分子量分布宽，甚至可以用于解释为什么很多催化过程同时获得聚乙烯和齐聚物。克服这个问题成为推动铁系催化乙烯聚合应用的基石。概念上，并非均相催化就是单活性中心的催化，因此，努力设计铁系催化获得单活性中心的特点，制备出分子量分布窄的聚乙烯树脂。基于这类乙烯含有一个端基双键，可能成为新的共聚单体，制备新型聚乙烯共聚物。
  • 摘要：本文先后合成了系列不对称取代芳胺的α-二亚胺后过渡金属配合物作为乙烯聚合的催化剂。不对称取代α-二亚胺Nι金属配合物进行NMR谱测试表明这些配合物在溶液中不对称Ar基在配位环上存在顺反异构体。芳胺上2, 6位的不对称取代使Ar-N键旋转产生不同立体结构和位阻的催化活性中心，乙烯聚合得到分子量呈双峰分布的枝化聚乙烯。通过改变α-二亚胺催化剂配体结构和聚合温度，制备出支化度0-110支链/1000C，支链长度分布分别为单独甲基支链、从甲基到长支链统计分布、或只有长支链分布(6C)的具有不同拓扑结构的枝化聚乙烯和乙烯/环戊烯枝化共聚物。β二亚胺Ni配合物在MAO存在和30℃下催化乙烯聚合得到甲基枝化聚乙烯(支化度20-30支链/1OOOC)。己烯-1与该催化体系反应的模拟试验表明，金属中心向烷基链内迁移仅限于从链末端至2位碳，即金属中心只能从与伯碳连接迁移到与仲碳连接，从仲碳向仲碳迁移被禁止，从而只产生甲基支链。
  • 摘要：本文首先介绍了UV辐照HDPE（u-HDPE)/PA6和u-HDPE/CaC03共混材料、γ-射线辐照HDPE(γ-HDPE )/STC和γ-LLDPE/ATH共混材料等通过辐照处理提高通用高分子材料性能，其次介绍了嵌段/接枝共聚物的制备、借助碾磨改变聚合的微观形貌和结构等借助应力诱导反应制备高性能高分子材料。
  • 摘要：以聚丙烯为基体的复合材料是材料领域重要研究方向之一,其中提高韧性和改善熔体强度一直是聚丙烯材料的研究热点.乙丙橡胶是用于提高聚丙烯韧性的最主要的弹性体,其他弹性体材料由于与聚丙烯相容性较差,性能不理想而较少受到关注.本文介绍了本课题组近年来以聚丁二烯橡胶改性聚丙烯的研究进展，介绍了聚丙烯/全硫化超细粉末聚丁二烯橡胶((PP/UFBR)共混体系:全硫化超细粉末橡胶是通过橡胶胶乳辐照硫化后破乳制得的，其与普通橡胶增韧相比的优点，本工作研究PP/UFBR共混体系发现，UFBR不仅能够提高PP的冲击强度，意外地共混体系具有长链支化聚丙烯(LCB-PP)所具有的流变学特征。研究认为，UFBR与PP基体的强相互作用使其起到支化或交联点的作用，从而具有与LCB-PP相似的流变学行为。相对于其他LCB-PP的制备方法，UFBR制备更简便，更具有应用意义。
  • 摘要：异丁烯的可控/活性正离子聚合以及采用可控/活性正离子聚合方法来实现大分子的设计合成一直是高分子合成化学的重要研究领域之一.本文将重点介绍作者近期在异丁烯可控正离子聚合以及基于异丁烯的聚合物及弹性体材料的设计合成、结构与性能以及应用进展.
  • 摘要：二茂铁基聚合物作为一类新型功能高分子材料,在光、电、磁等方面表现出许多独特的性能,具有广泛的应用前景和重要的基础理论研究价值.而设计、合成二茂铁基新型超支化聚合物,对于发展高分子化学基本理论与方法、开发新型功能高分子材料都具有重要意义，通过设计、合成二茂铁基新型炔一单体，并在过渡金属催化作用下，得到了新型超支化聚芳烃，研究了聚合反应机理，确定了结构与电化学、热稳定性和亲疏水性等性能之间的关系。
  • 摘要：正、负无机离子通过库仑力相互作用形成不溶于水的沉淀,是无机化合物材料合成的重要方法之一(置换反应).将带正电荷的离子液体聚合物和含负电荷的偶氮甲基橙染料分子进行沉淀离子自组装，成功地获得具有快速光响应和光诱导各向异性特性且高稳定性的光敏材料。该过程中沉淀产物具有层状有序纳米结构，重新溶解到氯仿/乙醇溶剂中后经过旋转涂布成膜，偶氮结构单元仍然保持层状有序结构。利用离子液晶偶氮小分子和含相反电荷的聚电解质进行沉淀离子自组装，合成了具有液晶相结构可控的光相应液晶超分子材料。该材料在光诱导取向后通过“热致增强效应”可以获得度S大于0.9的各向异性光学材料。高于目前报道的所有共价键聚合物的值，接近无机化合物，这种良好的光学性能来自于离子组装聚合物内部形成的有序微观结构。
  • 摘要：本文将报告最近几年高分子材料的无卤阻燃化研究进展，重点介绍本实验室针对不同高分子材料在燃烧时的特点设计合成的各种无卤阻燃剂，进而设计制备既具有好的阻燃性能又具有好的其他性能的无卤阻燃高分子材料。涉及的主要阻燃体系包括ABS, PA, PC, PET, PBT, PP, PE, EVA, PVA, PU、环氧树脂和不饱和树脂等。通过采用催化与纳米复合技术，显著提高聚烯烃类聚合物(如PP, PE, EVA等)的无卤阻燃体系的阻燃效率，系统研究了相应的阻燃机理。对于PA, PET, PBT这类聚合物，相同的无卤阻燃剂对玻纤增强体系与不含玻纤体系的阻燃效果有着显著的差异，要达到同样的阻燃效果，前者的阻燃剂添加量比后者高得多。对于PET阻燃纤维，着重讨论了如何改善其熔融滴落行为，特别是通过离子聚合物和枝化聚酷及纳米复合技术，取得了很好的效果。将无机阻燃剂用于对ABS的阻燃，成功地解决了为获得必要的阻燃性必须添加大量无机阻燃剂而引起的抗冲击强度下降的问题。研究发现，层状双氢氧化物(LDH )对含磷氮阻燃剂的PVA体系具有明显的协效作用，并且还改善了力学性能。设计合成的一种新型无卤阻燃剂，添加2-5%即可使环氧树脂和不饱和树脂的LOI达到30左右，垂直燃烧达到VO级。对于PC的无卤阻燃，着重解决其透明性。新设计合成的聚氨酯软泡无卤阻燃剂，其阻燃性不仅可通过过Cal. l 17A测试，而且其强度还得到提高。
  • 摘要：本文研究了双硫酯调控的聚合体系(简称RAFT聚合)的机理及动力学.近年来,该体系由于聚合条件温和,单体适用范围广,引起了人们的极大关注.但是人们也发现,RAFT自由基聚合中存在阻聚现象,这种现象不能用由其创始人Moad等提出的、纯粹的RAFT过程来解释.详细研究了含硫化合物的分子结构和热稳定性的关系，发现一类双硫酞化合物具有很高的耐热性能，用其进行RAFT聚合的调控，成功制备了乙酸乙烯酯和带有长链烷烃的疏水单体的嵌段共聚物。
  • 摘要：本研究在均聚物几何受限条件下结晶性能变化和聚合物表面界面问题研究基础上，结合化学设计合成和物理调控的方法重点探索了嵌段聚合物末端受限对可结晶嵌段结晶性能的影响。用自组装、超临界二氧化碳退火、溶液结晶、分子结构设计等物理、化学方法，对于半晶型嵌段聚合物结晶时的末端受限效应进行了较系统的研究。采用化学合成和物理调节的方法通过改变两嵌段聚合物聚氧乙烯-聚苯乙烯(mPEG-b-PS)中聚苯乙烯链段的分子量，以及溶剂的选择性，制备了不同结构的胶束，并利用沉淀法固定其结构。结晶嵌段可以位于球状胶束的核或壳层，或者位于片状胶束的夹层，研究了在特定胶束结构中，处于硬受限状态时，mPEG链段的结晶能力的变化情况。通过超临界二氧化碳溶胀法和溶液结晶法对PVCH-PE-PVCH三嵌段聚合物中末端受限程度进行调控，对PE链段的末端受限行为进行了研究。超临界二氧碳溶胀对无定形的PVCH组分的超强的溶胀作用，使得PVCH分子链的Tg降低，使得该嵌段共聚物的连接点活化，提高PE分子链末端的活动能力，改变PE分子链的受限程度。发现结晶链段末端受限效应被逐渐削弱的结果导致PE链段结晶逐渐趋于完善，样品熔点逐渐升高，并且结晶度也有一定的改变。进一步，还对PVCH-PE-PVCH/三氯甲烷溶液体系的结晶行为进行研究，发现溶剂的挥发速率对该嵌段共聚物体系的结晶和玻璃化的竞争有着十分重要的影响，通过定量调节溶剂的挥发速率可以调控体系中二者的竞争程度，从而可以调控体系中PE组分结晶的受限程度和控制受限结晶和自由结晶的比例。
  • 摘要：本文介绍了对非共价键合胶束的研究引入了新的驱动力，引入了新的构建单元，NCCM概念已不再限于高分子通过分子间氢键作用形成的非共价键合胶束了。过去近十年的研究将此概念大大的扩展了。小分子，各种构筑Carchitecture)的大分子，无机和金属纳米粒子等等都可用作为构筑单元，以氢键，金属配键，特别是主一客体包结络合等作用为驱动力形成各种类型的非共价键合胶束。这一概念的形成和发展标志着分子组装领域的一个新方向的诞生和逐步成熟。今后，若能充分利用小分子的超分子化学的丰富的研究积累，可以期望NCCM的研究在新的层次上有更大的发展。
  • 摘要：本文在合成受体的分子识别研究的基础上,成功构筑了几种纳米超分子体系,并研究了其构效关系,包括以高分子链、金纳米粒子、碳纳米管等为模板的分子纳米线、纳米管、纳米网、纳米笼等多种具有特定形状和尺寸的纳米超分子组装体.研究表明，1、通过金纳米粒子与修饰环糊精假肤纳米线的相互作用，构筑了水溶性纳米笼，该纳米笼能够有效地捕获不溶于水的富勒烯分子，从而开拓了水溶性纳米笼的构筑方法;2、蒽基修饰β-环糊精与聚丙二醇高分子链((PPG-NH2)形成的假聚轮烷展示了良好的DNA凝聚能力;3、环糊精修饰壳聚糖通过碳纳米管的媒介作用，同时利用环糊精空腔的包结能力，构筑了多元纳米超分子组装体，与壳聚糖构筑单元相比，该组装体表现出更为优越的DNA凝聚能力。4,采用葫芦脲和苯胺反应构筑的葫芦脲-聚苯胺假聚轮烷不仅提高了聚苯胺的水溶性而且能够有效稳定其阳离子自由基。
  • 摘要：本文将展示超分子聚合物自身和在聚苯乙烯多组分体系中的表面图案化形成、表面和三维孔结构有序性调控，最佳组分比例和相分离结构等。此外，利用表面活性剂的末端基修饰，将复合物聚合到聚甲基丙烯酸酯中，控制复合物以单分散状态存在，获得透明材料。这种协同组装方式既保持了基质的物理化学特性，也使多金属氧簇的性质得到了很好体现。这一方法不仅可以完全应用到无机二氧化硅体系中去，还可以溶液聚合制备纳微米尺度的粒子。
  • 摘要：本文首先研究了不同温度下PNIPAM的稀溶液行为，证明PNIPAM在聚集过程中链内和链间将形成氢键。这些氢键在降温过程中只能逐渐断开，使PNIPAM链溶解，这是造成PNIPAM出现“滞后现象”的原因。还研究了PNIPAM浓度对其链塌陷和聚集的影响。结果表明，在亚浓溶液中，链间聚集占优势。在稀溶液中既存在链内塌陷又存在链间聚集，随浓度的降低，链内塌陷增多。通过外推浓度至零，得到了PNIPAM单链折叠的焓变。
  • 摘要：嵌段共聚物在选择性溶剂中能够形成以不溶性嵌段为核和可溶性嵌段为壳的胶束结构.当改变嵌段聚合物稀溶液中溶剂的选择性时,将形成结构相反的"反胶束".由于静电的长程关联作用,使得聚电解质嵌段共聚物胶束的"反转"较中性嵌段聚合物远为复杂.用DPD模拟方法研究了聚电解质嵌段共聚物胶束的"反转"现象,由模拟结果发现,"反胶束"的形态结构强烈取决于聚电解质嵌段的带电强度以及溶液中反离子的价态和浓度.本文绘制了“反胶束”形态结构随聚电解质带电强度和反离子价态变化的相图。并且发现聚电解质带电强度较弱时，反离子的分布符合泊松-玻尔兹曼分布，聚电解质单体之间的静电相互排斥作用导致“球形胶束-环形胶束-蠕虫状胶束”的转变。而聚电解质的带电强度较强时，由于体系的静电关联作用变强，导致高价态的反离子分布小再符合泊松-玻尔兹曼分布，而是被吸附到聚电解质表面，形成反离子凝聚体。
  • 摘要：对于固体物质,相互作用能量支配体系的热力学行为,趋向有序往往是通过能量驱动来实现,即所谓的能致有序;但对于聚合物/胶体等复杂流体,体系的熵常常起主要作用,趋向有序常会通过熵驱动来实现,即所谓的熵致有序. 报告首先评述有关软凝聚态物质的基本特性以及组装机理.然后结合最近关于胶体、聚合物和生物膜组织机理的研究,讨论熵效应在聚合物-胶体体系、多组分磷脂链构象嫡、膜蛋白与生物膜内磷脂的复杂相互作用三个不同的体系中所起的作用.目的是希望通过这些研究, 强调熵效应对理解胶体、聚合物和生物膜体系结构组织的重要性,以及如何利用熵致有序来设计介观尺度下新的有序结构.进一步,有助于理解许多软材料中出现的熵致有序现象.
  • 摘要：蛋白质在医用生物材料表面的吸附涉及器官修复、植入材料、生物传感、免疫与生物检测、药物控释等研究领域.对于设计应用于人体内的生物材料,研究蛋白质在材料表面的吸附显得尤其重要.本文拟通过改性生物材料表面的化学和物理结构，从而控制蛋白质在材料表面的吸附行为。采用graft to和graft from的方法在材料表面接枝PEG,PVP等亲水性聚合物，有效的抑制非特异性蛋白质的吸附;通过在表面构筑均匀的图案结构，研究拓扑结构对蛋白质吸附和细胞吸附的影响;在此将重点介绍从仿生的角度出发，通过模拟人体的纤溶系统，将纤溶系统中核心蛋白质-血纤维蛋白质溶解酶原的配体以PEG为“间隔臂”修饰于材料表面，利用PEG在最大限度上降低非特异性蛋白质的吸附及细胞的勃附从而抑制凝血通道，并且利用在部分PEG末端链接的配体，选择性地从血浆中吸附血纤维蛋白质溶解酶原，并在激活物的作用下将酶原转化为血纤维蛋白质溶解酶，激活血纤维蛋白溶解途径，从而能溶解初生的血栓。该设计思想是将排斥非特异性蛋白质和选择结合有特殊功能的蛋白质的概念相结合，从控制初始表面蛋白质层的组成出发，最终有效地改善了生物材料的生物相容性。
  • 摘要：生物相容性的水溶性高分子和生物降解高分子在生物医学领域具有重要的应用前景.本工作首先以PEO和PHPMA为主要结构单元，采用阴离子和活性自由基聚合的方法，合成了一系列端基和侧链功能化的新水溶性均聚物和共聚物。聚合物的组成和分子量均可精确调控，分子量分布窄，所引入的官能团为氨基和梭基，由于它们与多肤和药物分子等具有很好的键合作用，因此这些官能团的定量引入可以对非水溶的药物分子起增溶作用和控释作用，同时，新水溶性分子还展现出覆盖室温和体温范围的温度响应性。本工作将报道这些新水溶性分子的合成、结构表征与性能。在合成功能化的水溶性高分子的基础上，采用开环聚合方法进一步合成了亲水链段功能化的两亲性生物降解嵌段共聚物。亲水链段的引入，不仅可以改善生物降解高分子的亲水性，而且可以赋予其温度响应性，更重要的是，由这些两亲性嵌段共聚物自组装或相反转制备的纳微米材料，通过材料表面亲水链段上引入的氨基或羟基可以进一步键合多肤等生物功能分子。因此，通过聚合物的可控聚合和亲水链段上特定官能团的定量引入，可以实现生物降解高分子纳微米材料表面的生物功能化和环境响应性，因而在控制药物释放和促进细胞生长等方面具有重要的应用前景。本工作报道了这些共聚物的合成与表征、以及在控制药物释放和细胞生长方面的应用研究。
  • 摘要：在研究中，采用共聚的方法，在乳酸类聚合物的分子链端或链上引入可反应的梭基，成功地键合了紫杉醇，在确保紫杉醇循环时间的基础上，证明在可水解的条件下，键合的紫杉醇从高分子链上解离下来后，保持原有的化学结构和抗癌活性。用人类肝癌H7402细胞和大鼠脑胶质瘤C6细胞进行体外试验，证明20-40ng/ml的键合紫杉醇就具有显著的抗癌效果。利用类似的方法，在乳酸类聚合物上成功地键合了生物素(Biotin)、叶酸(fortic acid)和葡萄糖等靶向基元。动物试验的初步结果表明，双亲聚合物PEG-PLA具有“靶向效应”:50nm的胶束基本上不在病灶部位停留，而在肝脏富集;140nm的胶束却在病灶部位富集。其特点是在同一个高分子链上，既键合抗癌药又键合靶向基元，充分利用高分子的自组装功能和纳米/微米颗粒的尺寸效应，因而是主动靶向(包括配体-受体靶向、抗原一抗体靶向)与被动靶向(EPR效应)的结合，是病灶和细胞水平上的靶向治疗。这对高分子科学来说，是通过高分子的分子设计和单体合成、聚合和高分子反应，构筑具有生物功能和智能的新材料;对医学和药学来说，则是在高分子科学的帮助下，实现长期以来人们追求的“导弹药”的理想和目标，给众多的临床癌症患者和潜在的癌症病人带来福音，为“高分子药物学”增添新的内容、原理和方法;对纳米科学和技术来说，则既涉及双亲性高分子的纳米组装、纳米胶束的制备、表征和粒径控制，又涉及纳米颗粒在医学上的尺度效应----EPR效应，以及与之相关的研究方法学和临床应用，具有突出的理论和实际意义，有可能带来巨大的社会效益和经济效益。
  • 摘要：聚羟基脂肪酸PHA是一种由微生物利用糖类或脂肪酸为原料合成的一种生物可降解和生物可相容的生物聚酯,目前已发现PHA有150种以上的单体结构,通过不同单体的组成改变,可以产生许多不同性能的材料.以PHA为基础可以形成一个代表可持续发展、循环经济和环境友好的新材料产业,用PHA相关技术还可以产生一个跨越化工材料、医用植入材料、药物和发酵工业的产业链.这个产业链将对未来的工业发展产生深刻的影响.产生的年产值可以以数十亿至数百亿来计.PHA可以制成各种性能的环境友好材料-绿色塑料，也可以加工成水乳胶、水凝胶和热凝胶等，PHA由于其优良的生物降解性、组织相容性和较高的机械强度，可以被开发成各种用途的医用植入材料。同时，PHA水解单体可以是药物和药物合成的手性中间体。PHA的寡聚物可以作为诱导细胞钙离子内流的药物。PHA的合成基因可以成为工业微生物菌种改良的代谢工程调节工具，也可用于提高工业微生物的抗逆性。通过代谢工程的菌种改造，人们可以生产出越来越多结构和性能多样的PHA新材料，带来更多的应用潜能。同时，新的代谢工程技术的应用，也使PHA的生产成本不断下降，与传统塑料的竞争性不断提高。
  • 摘要：聚磷酸酯是一类以磷酸酯键为主链链接的生物材料,结构可变性高,具有良好的生物可降解性,在生理条件下聚磷酸酯可以水解或通过酶催化而降解.由于聚磷酸酯具有良好的生物相容性,因此它被广泛应用于生物医学领域,近来研究组报道了从五元环状磷酸酯单体出发，应用三异丙醇铝或异辛酸亚锡/醇引发体系进行开环聚合，具有活性聚合的特征，得到结构可控的聚磷酸酯。用五元环状磷酸酷单体开环聚合获得的聚磷酸酯具有良好的亲水性，它和疏水性脂肪族聚酯的嵌段聚合物在水溶液中可形成核壳结构的纳米颗粒，并用于药物的体内外输运。与广泛研究的聚乙二醇-聚酯纳米颗粒不同的是，基于聚磷酸酯和脂肪族聚酯嵌段聚合物的纳米颗粒表面可以方便的通过共价修饰接枝生物活性的配体，实施靶向药物输送。此外，聚磷酸酯壳层还可通过引入官能团(如-SH)使其交联从而增强纳米粒的稳定性，减少药物的暴释。基于聚酯和阳离子型聚磷酸酯(-NHz官能化)的嵌段聚合物可以形成表面带正电荷的纳米颗粒，并通过静电相互作用吸附siRNA分子，利于siRNA分子进入细胞，并在胞内迅速从纳米颗粒解离，从而起到高效沉默基因表达的效果。具有合成可控、结构可变性高、良好生物相容性和可降解性等物理化学性能的聚磷酸酯在生物医用邻域将有更广泛的应用前景。
  • 摘要：高分子乳胶广泛应用于涂料、黏接剂等领域,它们主要由分散在水中的尺寸在100到几百纳米的高分子颗粒构成.虽然小角X射线散射方法是研究此类体系的理想手段,但是由于光源和光路系统固有的限制,对高分子乳胶体系而言,通常实验室小角X射线散射系统很难实现高空间和时间分辨率.这时, 同步辐射小角X射线散射就成为研究相关材料纳米尺度结构演化的理想手段.本文应用德国同步辐射中心汉堡同步辐射实验室的小角散射实验站(BW4)、北京同步辐射实验室小角站等设备开展了典型高分子乳胶体系的干燥、退火、变形、松弛等行为的微观机理的研究.本报告主要探讨利用同步辐射小角X射线散射研究以典型高分子乳胶体系为实验样品的胶体结晶、形变和松弛等行为.结果发现:商业可得的高分子乳胶体系具有均一的尺寸，给出理想的散射信号，利用同步辐射小角X射线散射可以跟踪体系在干燥成膜过程中的结构演化行为。
  • 摘要：基于过去在表面光接枝方面的研究基础，实验室最近几年在表面分子集成工程领域进行了一系列的探索:如首先在有机材料表面实施一些新型表面光化学反应引入有机或无机基团，然后用于制备金属，或半导体，或有机单体，或生物活性物质的2D/3D表面微纳米构造;再如探索了直接利用表面光接枝一/二步法制备二/三维微纳米结构的可能性。本报告将详细介绍在这两个方向取得的成果:(1)表面光化学反应包括表面光酿化表面光酸化和表面光胺化反应，以及随后的表面Ti02/ZnO图案化，表面微/纳米刻蚀及生物功能化，表面银、金单晶制备及表面微电路等;(2)表面三维结构包括单层塔型粒子，多层粒子;双粒子超亲水表面，以及通过控制聚合物刷的构型，在聚合物表面得到稳定的聚合物球，线或带等。
  • 摘要：溶剂气氛处理在许多研究中,如基底表面晶体原位生长、嵌段共聚物自组装等等发挥了重要的作用.为了解决定量化上的难题,提出了可控溶剂气氛处理并在实验方法上予以实现.本文将重点介绍这一构建聚合物薄膜形态的新方法及其在调控共轭聚合物薄膜和复合薄膜中的应用.通过对处理时蒸汽压、蒸汽压升高速率和处理时间的控制，可以控制碳60的晶体形状和尺寸从几个纳米的球形对称结构到直径为20纳米左右，长径比达10以上的纳米棒结构，直到直径为微米级但仍为棒状结构的晶体。而且这些晶体在聚合物薄膜基体中分布均匀，没有明显的聚集。利用所构建的直径为10-20纳米的棒状C60与聚(3-己基噬吩)(P3HT)复合薄膜作为光敏层的电池的转化效率有明显的提高，达到2.5%，该效率比基于原始复合薄膜的电池高了近6倍。这一结果充分证实了在薄膜中原位构建C60纳米棒对形态优化的贡献，进而显著提高了器件的性能。这也验证了他们发展的可控溶剂蒸汽氛围处理这一新方法对构建复合薄膜精确形态的强大功能。
  • 摘要：本课题组进行了软受限环境下嵌段共聚物自组装行为的研究一将嵌段共聚物置于不良溶剂中。在这种体系中，嵌段共聚物和溶剂发生宏观相分离，溶剂分子构成受限表面。因此，受限表面的形状并不是预先设定的、固定形状的硬表面，而是可以发生形变的。采用模拟退火方法系统地研究了星型共聚物在稀溶液中的自组装行为。考察了共聚物组分、溶剂的选择性等对星型共聚物自组装形态的影响。观察到多种多相分隔胶束;揭示了不同形态之间的转变机制。
  • 摘要：本文首先介绍所提出的非线性信号分析方法，即广义应力分解法，不仅可以降低对数据采样的要求，而且可以降低分析误差。其次，利用非线性振荡剪切流动对聚合物熔体、聚合物复合材料、高浓度悬浮液进行了研究，通过应力响应高次谐波的幅值和相对相位角与应变幅值、频率的依赖性可以关联复杂流体的多尺度结构，例如聚合物拓扑结构、复合材料的结构与屈服行为。
  • 摘要：本文发展了一种制备三维非紧密胶体晶体的技术，即“层状光聚合组装”技术。整个过程通过两步实现:(1)利用以前发展的“揭起”软光刻技术结合微接触印刷技术在基底上制备二维非紧密的胶体晶体，然后将其转移到光固化树脂膜层内，得到了后续的组装基元;(2)通过层状光聚合方法组装包覆有二氧化硅微球的光固化树脂膜层，从而得到三维非紧密胶体晶体。第一个步骤确保了同一层面上胶体微球的非紧密排列;第二个步骤用于调控二维胶体晶体的层间距，主要依赖于光固化树脂单体的粘度以及组装过程中施加在样品表面的压力。通过两步的实验，从真正意义上控制了三维胶体晶体的微球间距以及组装过程中胶体晶体的层数，使后续研究胶体晶体周期结构对光学性质以及其他性质的影响成为可能。这种方法具备良好的可控性、可操作性，有利于在三维胶体晶体中引入不同粒径的胶体微球或者具有功能性的微粒，使得三维胶体晶体的结构更加多样化。
  • 摘要：自1987年Yablonovitch和John提出光子晶体的概念之后,光子晶体以其特殊的周期结构和"光学半导体"特性被认为是未来光子工业的材料基础,光子晶体的结构、制备和光学特性研究受到全球范围内的高度关注,并在各类光学器件、光导纤维通讯和光子计算等领域呈现诱人的前景.本文设计制备了具有硬核-软壳结构的乳胶粒，其中硬核在组装时保证微球的有序排列，软壳互相融合并通过强的氢键作用增加乳胶粒之间的连接，从而制备得到具有充分密实结构的高强度光子晶体膜。利用这种具有特殊核壳结构的乳胶粒组装的胶体晶体作为模板，可以制备得到具有闭孔结构、高强度的反蛋白石光子晶体。通过组装条件的控制，可以得到表面浸润性可控的聚合物光子晶体，从而使之适用于不同基材表面的制备。进一步可以对聚毗咯的光子晶体表面的光学、电学性质及浸润性进行多重调控，还介绍了光子晶体的应用。
  • 摘要：随着资源和环境问题的日益突出,生物降解的高分子材料越来越受到人们的关注和重视.本课题组在生物降解高分子共混物及其纳米复合材料的结构与性能方面开展了相关研究工作.本文将简单介绍共混物结构与性能调控方面的最新成果,并重点介绍近期在复合材料方面的研究进展.基于组分的相容性和结晶行为的不同，聚合物共混物可以被分为相容性的结晶/非晶共混物，不相容的结晶/结晶共混物以及相容性的结晶/结晶共混物等。除了共混之外，纳米复合也是改善聚合物性能的有效方式。SEM结果表明，经过修饰后的多壁碳纳米管在基体中具有良好的分散性，降解性能是生物降解材料的重要性能之一，也是本研究工作的重点。通过比较基体和复合材料在碱液中的水解结果发现，碳纳米管的加入可显著的提高基体的分解速率。
  • 摘要：本报告将侧重于在相关可注射性材料研究方面的最新进展。温敏可逆的PLGA-PEG-PLGA三嵌段共聚物水凝胶具有良好的生物相容性、可降解性和可注射性，是一种具有广泛应用前景的可注射的水凝胶材料，但端基化修饰对于凝胶可注射性能的显著影响尚未见国际同行报道，PEG化药物的包裹和缓释也未见报道。结果表明，功能端基以及分子链长度对于该聚合物材料的溶胶-凝胶转变有显著影响，从而直接关系到能否作为一种物理凝胶包裹药物和是否具有可注射性;结果还表明，载体是一种具有良好的可注射性水凝胶，且可以在体外缓释PEG化喜树碱超过30天。小鼠体内的抗肿瘤实验表明载体和药物具有良好的缓释和治疗效果。还通过设计、合成可降解的温度敏感的大单体，制备了相关的化学交联的水凝胶，并进行了相关药物缓释载体等方面的研究，还进行了凝胶化的计算机模拟。从凝聚态物理角度对于水凝胶这个“湿材料”进行了若干基础研究，尤其是探讨了物理水凝胶的凝胶化机理、水凝胶的流变性质和sol-gel转变相关的粘弹性变化等。
  • 摘要：本文重点研究了色纯度优异的高效蓝光离子型铱金属配合物的分子设计、合成及相应蓝光LEC器件的制备。传统的离子型铱金属配合物都使用联二毗啶类的第二配体，难以得到纯正的蓝光发射。通过在第二配体的环中引入孤对电子参与共辘的电负性N原子，可以显著地升高材料的LUMO能级，从而使材料的能隙加大，发光发生蓝移。设计并合成了在溶液中发光主峰分别位于475nm和451nm的两种离子型铱金属配合物材料，其溶液的光致发光效率与传统的离子型铱金属配合物相当。采用上述新型蓝光离子型铱金属配合物制备了LEC器件:ITO/PEDOT: PSS/蓝光离子型铱金属配合物/A1，获得了电致发光主峰位于460nm的基于离子型铱金属配合物的LEC器件。通过在发光层中掺杂有机离子液体改善了器件性能，器件结构为ITO/新型蓝光离子型铱金属配合物:有机离子液体/A1，获得了电致发光主峰位于486nm，最大发光效率为4.3cdlA的蓝绿光LEC器件。相关工作表明，在离子型铱金属配合物的第二配体环中引入孤对电子参与共轭的N原子可以有效地使材料的发光蓝移。蓝光LEC器件的制备为进一步制备性能优异的白光LEC器件奠定了基础。
  • 摘要：本课题组合成了多种类型的双亲性偶氮聚合物，包括:多分散双亲性偶氮聚合物、嵌段偶氮聚合物、超支化偶氮聚合物等。系统研究了不同偶氮聚合物在选择性溶剂中的自组装。将上述聚合物溶解在良溶剂如THF中，通过逐步滴加选择性溶剂(H20)，双亲性偶氮聚合物在溶剂中会发生有序聚集。当水含量达到一定值后，就可以得到稳定的偶氮聚合物自组装聚集体。多分散偶氮聚合物可形成均匀的胶体球，双组分偶氮聚合物体系可形成微相分离胶体球，偶氮嵌段共聚物可形成更复杂的自组装结构。在选择性溶剂的作用下，偶氮聚合物二维胶体球阵列可发生原位结构反转形成有序多孔膜。偶氮聚合物自组装聚集体在光照下，能表现出各种光响应性。在单束或干涉线性偏振激光照射下，偶氮聚合物胶体球在激光偏振方向上，可发生光致拉伸形变。AFM, TEM及SEM观察结果均表明，在激光照射后胶体球发生了明显的变化，形成类似椭球体的胶体粒子。通过控制光照时间得到不同变形程度的偶氮聚合物胶体粒子。随着激光照射时间的增加，胶体粒子经历了从球形到椭球形，至纺锤形，再到长棒状的形状变化。胶体球形变速率与聚集体中偶氮苯生色团的含量有关，随偶氮苯生色团的含量增加而线性增加。当胶体球含两种不同偶氮聚合物时，偏振光照射能诱导更复杂的光致形变行为。
  • 摘要：两亲性嵌段共聚物在溶液中能够自组装形成聚集体,并呈现出不同的形态,例如胶束、囊泡和复合胶束,等等.其中,由于在微反应器,靶向药物传递,对比增强成像和模拟生物膜等方面的潜在应用,聚合物囊泡引起了广泛的兴趣,对其形成的条件,尺寸和性质的控制都已有系统的研究工作报道.另一方面,对于已经形成的聚合物囊泡进行结构和性质的调控研究才刚刚开始.本文在以前工作的基础上,将侧链型偶氮聚合物链段作为憎水链段引入亲水性聚合物形成两亲性嵌段共聚物,并研究此嵌段共聚物形成的微米囊泡的光响应性质.在水/四氢呋喃混合溶剂中，两亲性的嵌段共聚物自组装得到的球形微米囊泡分散于溶剂中。在365nm光的照射下，不同嵌段共聚物组装的微米囊泡会发生特征光响应形变。本报告将讨论相关的实验观察，并对结果进行讨论。
  • 摘要：本文采用探测链流变学方法，即通过共混少量探测链在非常高分子量的聚合物基体中，研究测试链在不同缠结环境中的松弛运动，取得了一系列研究结果。首先设计了不同模型实验来测试聚合物动力学理论的基本假设，证明高分子物理经典问题之一“零切粘度与分子量的3.4次方成正比”，其物理起源是多链效应而不是经典管状理论描述的单链效应，这对准确地建立流变学和分子结构的理论模型有重要意义。其次通过流变学研究清楚地得到缠结点之间高分子链段的快速松弛动力学的实验数据，提出对现有理论的改进。还综合评述了测量重要流变参数-缠结分子量的不同实验方法，通过分析大量流变数据，清晰地定义出不同方法的适用范围，并与最新管状理论的预测相比较，指出其不足之处。另外，堆砌长度模型(packing length model是连接聚合物分子化学结构与材料缠结尺度等关键材料参数的重要理论模型，通过结合堆砌长度模型和管状理论，可以根据所需材料性能来设计聚合物分子结构，其结果对学术界和工业界都具有重要意义。
  • 摘要：本文采用电子束高能辐照的方法，通过对辐照条件的有效调控，制备了支化程度可控的聚乳酸，并采用凝胶渗透色谱-多角度激光光散射联用的方法定量研究了辐照改性PLA的长链支化程度，探讨了支化程度和辐照条件之间的相互关系，采用动态剪切流变学为研究手段，考察了辐照剂量、气氛、多官能度单体含量等因素对PLA辐照行为的影响，进一步研究了长链支化PLA的拉伸流变行为，研究发现，在不同拉伸应变速率条件下，辐照改性所制备的PLA具有显著的应变硬化特性，这一现象确证了辐照样品具有长链支化结构，并且，该应变硬化程度具有拉伸应变速率依赖性，拉伸应变速率越高，其应变硬化的程度越为显著，并且这种长链支化分子很可能是一种支化密度较高、支化链较长的拓扑结构。
  • 摘要：In this talk, I will introduce our studies on the adsorption of adsorbing polymers on nano-size particle and the depletion effect of nonadsorbing polymers between two spherical particles.Also, I will introduce the adsorption and depletion transition in polyelectrolytes. The adsorptionpotential has beenof homopolymerson spherical particles with a strongstudied using the self-consistent field theory (SCFT).
  • 摘要：伴随纳米科技的进步,诞生了许多不同的单分子力谱技术,从而使从单分子或单链水平直接研究分子内和分子间相互作用成为可能.在众多的单分子力谱技术中,基于原子力显微镜的单分子力谱技术由于其具有高检测速率、操作简便、适用面广等优点,尤为受到了人们的关注.将此单分子力谱技术用于高分子物理化学研究中,可以获得许多其他方法无法得到的重要信息,如:单链的弹性,力诱导下的构象变化,聚合物的界面构象,小分子与高分子间相互作用力等,从而开拓高分子单链力化学的新领域.基于本研究组最近的工作,此报告将讨论如何利用单分子力谱技术实现分子间相互作用力的直接测量,包括树枝状聚醚分子之间的相互作用,生物超分子DNA的嵌入作用,以及π-π相互作用等,目的是认识分子间相互作用的本质,并为超分子组装提供理论依据.在此基础上,还将介绍如何利用聚二茂铁单链在氧化和还原前后长度的可逆变化,实现电能-机械能间的转化,从而发展制备单分子机器的新原理和途径.
  • 摘要：本文将重点介绍近期在全共轭的低聚并苝酰亚胺方面的最新进展，包括其简单的合成方法、新颖的分子结构、特殊的光电性质以及超分子组装结构等等。通过研究发现四氯苝酰亚胺在碘化亚铜和L-脯氨酸的活化下可以发生分子间的偶联反应，得到全共轭的二并苝酰亚胺。其新颖之处在于通过一锅反应沿着苝酰亚胺的bay位形成了三根碳-碳键，非常简单高效地扩大了分子的二体系，合成出全共辘的二并苝酰亚胺。此外，以二并苝酰亚胺为骨架进行功能化修饰，合成了一系列bay位含有杂原子(包括硫、硒)的二并苝酰亚胺衍生物，为其进一步的功能化应用提供了基础。二并苝酰亚胺类化合物在可见光范围有宽谱吸收，同时电化学研究表明其优良的电子受体特性，有望作为新型的电子传输材料在太阳能电池的相关领域得到广泛应用。进一步地，将上述合成方法推广到低聚物的制备。以四嗅苝酰亚胺为原料，通过控制反应条件，一步法制备了三并、四并、五并苝酰亚胺，成功地获得了含有graphene纳米单元的电子传输性材料。通过HPLC，有效地分离了三并苝酰亚胺的2种异构体。四并、五并苝酰亚胺存在更多可能的异构体，其分离也在进行之中。
  • 摘要：本文将重点介绍近期利用水溶性共轭聚合物在DNA与蛋白质生物识别与传感研究方面的最新进展.利用共扼聚合物的荧光信号放大机理研究了富含G碱基的端粒DNA在钾离子存在下单螺旋与G四聚体构象的相互转化过程，发现该体系可选择性识别钾离子。另外通过双螺旋DNA嵌入剂（溴乙啶)的选择性作用，实现了端粒DNA从G四聚体到双螺旋构象转化的高灵敏检测。最近在基于水溶性共辘聚合物的酶检测研究中取得系列新进展。核酸酶作用下的DNA水解在DNA复制与修复生物过程中起着重要作用。发展了一种方便快速、灵敏度高的检测限制性内切酶作用下双链DNA水解的荧光检测体系。
  • 摘要：本文将重点介绍近期在基于共辘聚合物及阵列碳纳米管的柔性光电器件方面所做的一些工作。为了发展高效率的光伏器件。最近合成了多种低带隙的共轭聚合物，例如含有硅杂环戊二烯(silole)的聚合物，包括主链含有dithienosilole的均聚物(Figure la)以及dithienosilole和4,7-bis(-2-thienyl)-2,1,3-benzothiadiazole的交替共聚物(Figure1b )，通过Stille偶联聚合反应合成了另一类含有给电子体(thiophene)一受电子体C2-pyran-4-ylidene -malononitrile, PYM)的新型低带隙共扼共聚物(Figure lc)，碳纳米管的发现为材料科学和纳米技术的发展创造了新的机遇。碳纳米管除了具有优异的热及机械特性外，它的共扼全碳结构使得碳纳米管具有某种同共扼聚合物相似的物理化学特性。
  • 摘要：贵金属配合物作为磷光电致发光材料,可利用包括单重态和三重态在内的所有能量形式,理论上内量子效率可达100％,但在器件制作时必须与主体材料匹配使用,即磷光配合物存在主体材料和掺杂浓度依赖性.基于此,提出合成具有主体材料功能的树枝状分子的设计思路,即设计与合成中心核为高效磷光发射的金属铱配合物单元、树枝为具有主体材料功能作用的刚性基团和表面基团可增加溶解性的树枝状配合物,利用树枝状分子的分子隔离和包封效应,减少浓度淬灭效应、克服相分离等问题,发展可溶液加工型、非掺杂铱磷光配合物材料体系.
  • 摘要：本文设计合成了系列新型的有机电子传输材料-氟代三(8_羟基喹啉)铝并以三(5-氟-8-羟基喹啉)铝(5FAlq3)制备了硅基/有机复合发光器件，发现5FAlq3可以有效提高器件电子注入，在一定程度上改善了硅基/有机复合发光器件电子、空穴注入不平衡的状况;进一步通过器件结构优化，实现了器件发光、电子传输的功能分离，器件功率效率因此从0.029lm/W提高至0.462lm/W。实验结果说明，以硅和含氟有机半导体复合来制备发光器件，是当前解决硅基光电集成难题的一条可行的途径。
  • 摘要：本工作报道了一类含有通过β-二酮配体将铱配合物连接到共扼主链的聚合物材料的合成及发光性能的研究。通过将铱配合物连接在主链中间或作为封端，或者是改变聚合物主链的结构，研究了共聚物结构与聚合物能级的关系，探讨了聚合物分子结构和发射波长、磷光寿命、淬灭效应等之间的关系。制作了单层、双层或多层电致磷光器件，研究了共聚物中的磷光金属配合物、比率及链段结构对载流子传输性能、能量转移、磷光性质的影响。
  • 摘要：为提高白光PLED的白光性能,本文对聚合物材料体系、器件结构等方面进行了一系列研究.主要研究以聚芴为基质的材料体系，通过聚合物共混、磷光染料掺杂及共聚等途径，实现了一系列高效的白光发光器件。首先，利用红、绿、蓝三种发光颜色的聚合物，通过共混获得了色坐标为(0.33,0.32 )，最大发光效率为4.4cd/A，最大亮度为6300cd/m2的白光PLED。接着，用铱配合物掺杂聚菊，以聚乙烯咔哇（PVK)为空穴传输层，获得了高效的磷光白光器件，最大效率为5.5lm/W(9cd/A)的三元高纯度白光。研究了高功函数金属电极的PLED，研究了两种新型的醇溶性电子注入材料，共扼齐聚物电解质CFFF-BIm4)和有机小分子内盐(C16-BIm4 )，发现它们高功函数金属(如A1)有很好的电子注入性能，以它们作电子注入层(EIL)的A1阴极PLED的发光效率达到甚至超过Ba阴极PLED。
  • 摘要：本文将介绍近期在碟形和星形共扼分子的合成、超分子自组装，和结构与光电性能关系研究方面的最新进展。重点介绍氟取代的hexabenzocoronene (HBC). tris(thieno)hexaazatriphenylene吓HAP)，和Hexaazatrinaphthylene(HATNA)类缺电子碟形芳香稠环化合物的合成，液晶态的表征，隧道扫描显微镜(STM)对在不同金属表面上碟形分子的单层和逐层生长多层膜的测定，X射线光电子能谱((PES)和逆光电光谱学(IPES)直接测定分子的电离势和电子亲和势，实现了材料的n型掺杂来提高载流子的有效注入。探索了碟形芳香稠环化合物p-n异质结的形成。这些材料在有机太阳能电池和有机场效应晶体管等器件中可能有潜在的应用。
  • 摘要：在有机电致发光研究中,高效率高稳定性的有机材料一直是人们研究的重要方向之一.基于对材料的改性来提高电致发光器件的效率以及稳定性得到了人们的广泛重视，通过材料设计合成得到了各种具有无定形态的，高固态发光效率的材料成为研究者的目标。在实验中发展了一类具有联苯中心的十字交叉苯撑乙烯齐聚物材料，这些材料由于其特殊的分子构型，可很好的抑制固态时的结晶现象，而且它们分子内的发光偶极呈一定角度的排部方式使得这些材料避免了由于H聚集引起的荧光碎灭，都具有高的固态荧光量子效率;其次，联苯中心也赋予了这类材料特殊的性质. 进一步扩展不同取代端基的十字交叉齐聚物体系，通过材料性质比较筛选性能更为优异的齐聚物材料，同时还扩展了这类材料在其他方面的应用，三苯胺末端取代的十字交叉型齐聚物在基于双光子吸收的固态荧光检测中显示出比线形更加优异的性能。基于中心联吡啶官能化的十字交叉齐聚物，成功将磷光金属铼配合物引入到该齐聚物体系中，形成给受体型的分子结构，在有机太阳能电池器件期间制备中显示了优异的性能。
  • 摘要：对高分子的结构进行有效地控制是实现高分子性能的重要手性.具有光学活性的高分子材料是当前研究的一个热点领域,这些材料在催化,手性分离与识别领域具有广泛的应用前景。基于界面的组装进一步研究了非手性两亲分子联二炔分子的聚合。发现可以通过分子之间由氢键相互作用实现光学活性的组装体，进一步在紫外光照下聚合生成具有手性的高分子LB膜。这一原理可以进一步扩大到酞腈体系。通过气/液界面上的超分子组装，首先从一种非光学活性的双羟基硅酞腈单体构建了具有手性特征的超分子薄膜，之后通过在真空中聚合的办法得到了其相应的聚合物，发现该聚合物薄膜表现出了明显增强的手性信号，通过电镜直接观察到了其具有螺旋结构特征的微/纳米结构。对于酞腈分子体系，实现了手性光学开关，即在气体的刺激下，薄膜的手性实现可逆的转变，通过将非共价的界面组装转换成高分子体系，开关的稳定性和重复性大幅度提高。
  • 摘要：为了解决智能水凝胶的力学性能差的缺点，选用了一种由焦磷酸钠改性的铿皂石((Laponite XLS，粘土S)作为交联剂，通过原位溶液聚合方法合成了一系列高粘土含量的粘土/聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)，粘土/聚丙烯酰胺(PAAm)以及粘土//Poly(NIPAAm-co-AAm)纳米复合水凝胶((S-N凝胶)。而在静电纺丝方面利用自己开发的自集束静电纺丝工艺很好的制备出了连续的规则排列的静电纺纳米纤维丝束，并对这一工艺提出了合适的机理解释。利用这种方法，3-羟基丁酸与3-羟基戊酸共聚酯(PHBV)，聚丙烯腈(PAN)，聚乳酸(PLLA)，聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)等一系列高分子材料被成功地制备成为连续的规则排列的纳米纤维束。
  • 摘要：有机-无机纳米复合微球既可以避免单一纳米粒子的团聚、降低成本(贵重纳米粒子组装到低廉粒子表面),而且还可以产生新的力学、化学、电学、磁学、光学等性能、具有复合协同多功能效应等,可望在复合材料、涂层、电子/光子器件、催化等方面获得广泛应用,是近年来功能高分子材料基础研究中衍生出来的新研究方向.本文将重点介绍近期在有机-无机纳米复合微球、空心微球方面的合成方法及应用方面的最新进展.重点是利用各种有机-无机之间的非共价键相互作用(如静电、酸一碱、氢键等)，探索了一系列有机-无机纳米复合微球的组装方法，进一步，利用有机-无机之间的静电相互作用，分别以表面带正荷的聚苯乙烯粒子、带负电的磺化聚苯乙烯粒子、具有相变温度的蜂蜡为模板，一步制备了均匀的二氧化硅、二氧化钦、氧化锌、单质银的空心微球。
  • 摘要：非线型聚合物的合成在早期主要采用条件较为苛刻的活性阴离子聚合手段,近十年间活性/可控自由基聚合技术的飞速发展为该类聚合物的合成提供了较为简单的方法,但仍存在合成步骤繁琐、纯化困难及收率较低等问题.因此,探索简便且普适性强的制备非线型聚合物的途径具有重要意义.利用“Click Chemistry”的高选择性与高效性，结合各种活性/可控自由基聚合技术，可以便捷高效的合成不同拓扑结构、不同组成且结构确定的非线型聚合物。可以预见，这种制备非线型聚合物的方法将成为各种功能性材料的研究及其规模化生产的强有力工具。
  • 摘要：顺-1,4含量大于98％的聚丁二烯是综合性能优良的橡胶;顺-1,4含量为99％、分子量高于100万的聚异戊二烯可以替代天然橡胶.因此对于橡胶资源缺乏的国家,聚异戊二烯已不仅是工业产品而且是重要的战略物资.通过金属环化法成功地将NCN-钳型结构的阴离子给电子体共价键合于稀土氯化物。研究表明该类配合物与烷基铝、有机硼盐组成的新一代Ziegler-Natta型阳离子催化体系，对丁二烯和异戊二烯聚合有很高的催化效率，单体与催化剂摩尔比可达20000:1，聚合物数均分子量大于100万时的分子量分布仍小于2，属单中心、可控催化体系;尤其是顺-1,9选择性可分别达到99.9%和98.8%，不但超越了传统的催化体系，而且不受中心金属离子类型限制，所有稀土金属元素(钐、铕除外)都具有高活性和几乎相同的高选择性，而此前报道的催化体系通常只对某种金属如“钕”“钆”等有效;尤其是该体系在80℃聚合条件下(最适宜工业化条件)选择性仍可保持在～97%,而大多数催化体系的选择性随聚合温度升高会大幅下降。
  • 摘要：本文利用边臂策略设计合成了[0-NP]三齿水杨醛亚胺钛的配合物。研究表明，在MMAO作用下，该类配合物不仅可以高活性地催化乙烯的均聚、乙烯/α-烯烃、乙烯/降冰片烯、乙烯/环戊烯、乙烯与极性α-烯烃的共聚合等，且助催化剂用量少、合成简单、聚乙烯分子结构可调，表现出很好的热稳定性和对杂质的容忍性。与扬子石化合作，己开发出制备工艺简单、成本低廉、高效并结构可控的负载型非茂金属催化剂(SST)，在三井淤浆聚合工艺类似的聚合条件下，已经成功实现了由三乙基铝替代价格昂贵的甲基铝氧烷作为助催化剂的转变，铝钛摩尔比小于70，极大地降低了聚合成本;聚合物的力学性能优良，具有很好的工业化应用前景。
  • 摘要：通过发展的大分子/单体对方法，制备了表面含有正电荷的壳聚糖/聚丙烯酸纳米空心球、表面含有负电荷的海藻酸/聚甲基丙烯酸乙胺酯纳米微球，并在此基础上利用这些微粒表面和内部的化学基团通过表面化学和核内化学的方法将无机纳米微粒如Fe3O4、金、磷酸钙等与高分子纳米微球复合制备高分子/无机纳米杂化微粒。如以表面带负电的海藻酸/聚甲基丙烯酸乙胺酯纳米微球为反应体系，利用其结构特点，一方面通过带正电的聚甲基丙烯酸乙胺酯吸附带负电的金盐进入微球内部，另一方面利用大分子海藻酸的还原性将金盐在微球内部原位还原成金纳米颗粒，制备了海藻酸/聚甲基丙烯酸乙胺酯/金复合纳米微球。制得的复合微球具有良好的生物相容性，并且在细胞显微成像上得到初步应用。通过将抗肿瘤药物盐酸阿霉素负载于复合纳米微球中，展示了以载药海藻酸/聚甲基丙烯酸乙胺酯/金复合微球为平台，构建集药物输送、检测成像多功能于一体的高性能纳米载体的可行性。
  • 摘要：橡胶硫化过程中性能的变化无疑是其微观结构演变的宏观体现.工程中的传统做法是采用硫化仪曲线来描述橡胶的硫化反应过程,其中将整个硫化过程分为四个不同的阶段:硫化诱导期、热硫化期、正硫化期、过硫化期.根据橡胶试样在硫化过程中宏观力学性能的变化,通常认为:试样中大分子交联网络在硫化诱导期没有发展,而在热硫化阶段交联网络逐渐形成,使橡胶弹性和拉伸强度急剧上升;在正硫化期网络趋于稳定.本工作却显示了与此不同的实验结果.给出了NR、ESBR和BR三种标准配方胶料的硫化曲线.其转矩的变化与传统的S型硫化曲线一致,区别是硫化速度不同,其中以NR最快,BR最慢,ESBR介于两者之间.分别在不同硫化时间(即不同硫化程度)测定试样的交联密度.
  • 摘要：本文首先介绍了高分子科学与中国科学院长春应用化学研究所，其次介绍了高分子合成、结构、物性等高分子科学的发展，然后介绍了国家自然科学基金的总体情况、面上项目、青年基金等。
  • 摘要：由嵌段共聚物在选择性溶剂中自组装而成的聚合物胶束在药物控制释放,基因输送等方面得到广泛的应用.而胶束的形态结构对胶束的性质具有重要的影响.通过在胶束界面原位聚合的方法能够制备一系列具有不同形态结构的聚合物胶束.首先介绍了利用界面原位聚合的方法制备具有梳-线型壳的聚合物胶束，其次介绍了利用界面原位聚合的方法制备具有混合型分子刷的聚合物胶束。
  • 摘要：有机共轭分子的自组装行为的研究在近年来受到关注.1,3,4-噁二唑衍生物具有良好的发光性、电子传输性,在有机光电期间领域具有重要的应用.本文将重点介绍本课题组近期在联1,3,4-噁二唑衍生物的合成、热致液晶性、在溶液中的自组装行为及发光性的研究结果.BOXD-Tn在溶液中的发光性研究表明，发光波长随溶剂极性的增加红移，发光效率降低。固体发光效率较大，探讨了发光效率增加的原因。
  • 摘要：本文以典型的尼龙6工程塑料(基体材料)为例，以纳米粘土和碳纳米管作为两种代表性的纳米增强相颗粒，首先通过表面改性和高分子熔体加工的方法成功实现了纳米颗粒在尼龙6基体中的均匀分散，然后研究了添加纳米颗粒对聚合物基体的晶体结构和结晶形态以及熔体加工对聚合物分子量的影响，通过拉伸、三点和四点弯曲实验、纳米压痕技术重点考察了尼龙6纳米复合材料的力学性能，尤其是借助于各种显微学(POM, SEM, TEM)和X-射线散射手段详细研究了材料的微观形变机理和断裂行为，阐述了尼龙6/粘土纳米复合材料的致脆行为以及尼龙6/碳纳米管复合材料的增强与增韧机理。
  • 摘要：碳纳米管相互间存在较强的范德华作用力使其不能在溶剂中稳定分散,与其他材料的相容性也不好,这是制约碳纳米管研究和应用的一个主要障碍.因此,对碳纳米管进行改性以提高其在溶剂中的分散性,具有十分重要的理论和现实意义.为了使碳纳米管的具有更好的应用性能，实验室发展了一系列的碳纳米管的亲水改性技术，并进一步获得了环境(pH和热)响应性的碳纳米管，并探讨了其在生物医药和催化剂载体方面的应用。
  • 摘要：通过引入新的分子能量参数对应于高分子结晶的分子驱动力，结合经典的Flory-Huggins相互作用参数对应于相分离的分子驱动力，从而可以通过平均场分子理论和模拟来研究多组分高分子体系结晶与相分离的相互作用。发现共混物体系的相分离可以纯粹由具有组分选择性的结晶能力来驱动，在平衡熔点附近，液体中较强的结晶热涨落甚至可以增强液态相分离的发生。另一方面，亚稳的液态相分离可以增强溶液中的高分子结晶成核能力，并且旋节线相分解能够调控高分子晶粒的结晶形态。理论和模拟可以验证实验所观察到的在不相容的共混物组分界面上结晶成核的增强。在高分子溶液相分离界面上也会出现高分子结晶成核的增强，但是需要足够的相分离强度。即使在单链体系中，液态相分离对应于单链的塌缩转变，其可以有效地降低单链结晶成核的自由能位垒。这一特点为人们理解蛋白质折叠通过疏水塌缩中间态来加速其有序化三级结构的形成提供了一个热力学背景。
  • 摘要：本文用聚合物熔体润湿模板的方法，利用不同孔径的AAO模板，分别制得了直径为200nm, 80nm及32nm的聚合物纳米棒。由于无机材料AAO模板具有很大的表面自由能，而聚合物熔体的表面能相对较小，因而高分子在熔融状态下，很容易通过毛细管作用力润湿模板内的纳米孔洞，形成纳米棒。而利用不同的热处理条件，即可得到不同的晶型。此时，在刚性纳米孔洞内聚合物在横向的二维受限，只有在纳米孔洞的轴向方向(长度方向)是自由的。同时也研究了不同热处理条件下sPS纳米棒内的多晶型行为。实验结果证明，在sPS纳米棒中的β结晶是在高温结晶过程中生成的，而α结晶则是在自然冷却过程中产生的。
  • 摘要：本文则从改变整个分子对称性角度出发,设计合成了一类新型的、在同一冠醚环周围有多个Percec型树枝状取代基的冠醚分子,并通过对比具有不同对称性的分子在本体和溶液中的组装行为,分析了分子结构对称性及树枝基元结构对组装行为的影响.本文设计合成的具有多树枝基元取代的冠醚分子在本体能形成丰富的液晶相;另外，这类多树枝基元取代的冠醚还是良好的凝胶因子，不同结构的树枝基元取代的冠醚，能够以不同的机理自发组装凝胶。无论在本体或溶液中，组装体的形成都与分子对称性和树枝基元的结构密切相关。
  • 摘要：本文利用聚苯乙烯-聚乙烯基毗陡嵌段共聚物(PS-b-P4VP ), PEG-b-P4VP/PS-b-P4VP、聚丙烯酸特丁基β-聚异丙基丙烯酞胺嵌段共聚物P(tBA)-b-PNIPAM和PEG-b-PS-b-P4VP分别制备不同结构的胶束，将金纳米粒子固定在聚合物胶束的表面，从而获得了不同结构和pH值与温度响应功能的复合胶束。由PEG-b-PS-b-P4VP三嵌段共聚物形成的具有混合壳的胶束为模板合成了表面含金纳米粒子的核-壳-冠三层复合胶束。三嵌段共聚物PEG-b-PS-b-P4VP在酸性水溶液中(pH=2)形成以PS为核、PEG/P4VP为混合壳的胶束。以所制得的胶束为模板，用NaBH4还原HAuCL4/胶束溶液，得到了PS为核、P4VP/Au/PEG为壳、PEG为冠的复合胶束。该复合胶束具有溶胀的杂化壳层，其溶胀度可以通过pH条件的改变加以调控，但流体力学直径在酸碱环境中不发生变化。在碱性条件下，P4VP/Au疏水而PEG亲水，PEG与P4VP/Au之间形成通道。表面具有通道结构的这种复合胶束较同样条件下金纳米粒子在核上的核一壳型复合胶束表现出更好的催化性能。P(tBA)-b-PNIPAM部分水解，得到P(tBA-co-AA)-b-PNIPAM，进一步组装得到PtBA为核、PAA/Au/PNIPAM为外壳的空心复合胶束。该复合胶束的表面等离子共振吸收随着温度的上升发生蓝移，催化活性则随温度发生先升高、再降低，然后再升高的趋势。这些独特的特征可使其在光学传感及可控催化方面展现出较好的应用前景。
  • 摘要：本文首先设计并合成了一类含氟的具有三亲性(亲水、亲油、和亲二氧化碳)的星型三嵌段共聚物((Figure 1a)。通过这种共聚物在水溶液中的自组装，得到了一系列原来没有报道过的多组分和杂化超分子胶束聚集体(multicompartmentmicelles) (Figure lb&c)。使用超低温冷冻电子显微镜，能够直接观测到疏水区域具有规整的纳米结构。此外，还合成不同分子量和不同组成的星型共聚物，通过自组装首次制备了具有纳米微结构的囊泡和多角双分子薄片(laterally nanostructured vesiclesand polygonal bilayer sheets) (Figures 2a-d)6，即双分子膜中具有二维有序的规整微相结构，其中含氟高分子相形成直径4nm圆柱按照六方密堆积的方式分散在连续的碳氢化合物双层膜中。这是首次发现双分子囊泡膜具有二维有序的微相纳米结构。这种新颖的囊泡膜结构能够提供一种新的多组分纳米通道协同控制释放的模式((Figure 2e)，并用冷冻电镜实验证明了这种新结构囊泡形成包含三个动态阶段，其中后两个阶段是个相对缓慢的过程，可以通过低温冷冻电镜(CryoTEM)直接观察这些动态转变过程中的中间体(Figures 2b-d)。
  • 摘要：聚烯烃树脂的高性能化是目前通用高分子材料的发展趋势之一，其中聚乙烯和聚丙烯树脂是两个大品种，新型PE和PP树脂正在逐渐作为专用料应用于诸多方面。本文利用釜内合金化技术合成了两个抗冲聚丙烯样品，它们具有不同的乙烯含量和较好的力学性能，通过结构分级实验将上述两个样品分级。利用高温GPC, FTIR,13C-NMR,DSC等手段表征原样和级份的微结构。发现两个样品中基本都含有以下三种组分:乙丙无规共聚物(EPR)，乙丙链段和嵌段共聚物，丙烯均聚物。低乙烯含量的样品和高乙烯含量的样品中的三种组份的含量差别较大。增加乙烯含量和调节聚丙烯的等规度都有利于改善样品的低温抗冲击性能。
  • 摘要：磁性氧化铁纳米晶体在生物和医学领域展现出广阔的应用前景,目前的研究结果表明,以磁性氧化铁纳米晶体为核心的新型磁共振造影剂在肿瘤的诊断方面具有广阔的应用前景.本报告将以磁性纳米晶体在磁共振造影方面的应用为背景,详细介绍发展的磁共振造影剂的合成,并探讨所得到的纳米晶体在肿瘤活体诊断中的应用.
  • 摘要：生命体内近乎所有的生物过程都以生物分子的相互作用为基础,因此在疾病的诊断和治疗过程中生物技术面临的一个主要的挑战就是发展能够监控生物过程并同时获取多种生物分子相互作用信息的新方法.基于流动载体的生物分子编码检测是一种新型的高通量快速检测方法，生物分子多元检测的一项关键技术是流动载体的编码，最近提出以自组装光子晶体微球作为生物检测的编码载体。由于光子晶体微球的编码反射峰源自微球自身的物理结构，其编码不但具有更好的稳定性，而且避免了和标记荧光之间的干扰问题，具有提高检测灵敏度的潜力。在实际研究中，开发了用于微球制备的微流控通道，可连续稳定地制备所需尺寸的单分散性微球。选用化学性质稳定的材料，制备了用于生物检测的多种光子晶体编码微球。通过合适的化学修饰和探针固定过程后，用该技术对临床肿瘤疾病进行了诊断，取得了较好的结果。
  • 摘要：在聚酸酯的研究中发现了一类具有荧光特性的可生物降解芳香聚酸酯。该类聚酸酯的单体与预聚物均无荧光效应，但是主链中亚甲基数为2的聚酸酯表现出较强的荧光效应。苯环上取代基团将影响荧光激发与发射波长，荧光强度基本随聚合物分子量增大而线性增强。还对具有环境敏感和组织定位(靶向)高分子载体系统开展了研究。设计了一种具有脉冲式药物控释的载体系统。课题组还探索了多层电纺纳米纤维的药物控释系统。研究了药物与高分子载体的相互作用，以及这种相互作用对高分子凝聚态，药物的包载和释放动力学的影响。同时开展了高分子药物载体系统的生物屏障的跨越，载体系统与细胞的作用和胞内环境响应型药物控释系统。
  • 摘要：本文将葡聚糖(Dextran)与聚烯丙基胺盐酸盐(PAH)交联得到带有胺基的微凝胶(称为PAH-D)，利用层状组装技术在固体表面交替沉积PAH-D微凝胶和聚乙烯基苯磺酸钠(PSS)制备了含有微凝胶的多层膜。利用PAH-D微凝胶可以直接在疏水基底上沉积这一特点，在蚕丝制外科手术缝合线表面利用层状组装技术制备了PAH-D/透明质酸多层膜，实现了手术缝合线上消炎药物布洛芬的负载和释放，负载量为-6.9erg/cm2。进一步在PAH-D微凝胶中原位合成磁性氧化铁纳米粒子，获得负载有Fe30;的PAH-D微凝胶(Fe3O4@PAH-D )。在聚乙烯介入导管上利用层状组装技术，制备了Fe3O4@PAH-D/PSS多层膜，实现了聚乙烯导管的磁共振成像。
  • 摘要：目前,恶性肿瘤或癌症是中国致死率最高的疾病.化疗,即用抗肿瘤化学药物治疗肿瘤,是临床治疗的常规的方案.但在化疗过程后期,大多数病人的肿瘤对药物产生耐药性使化疗失败,病情恶化并发生癌细胞转移,导致死亡.导致肿瘤耐药的根本原因是癌细胞膜和细胞内的各种抗药机制.目前仍没有能够应用于临床的克服肿瘤抗药性的药物或方法.本文将重点介绍近期合成具有精确结构的聚合物,通过分子链的自组装来制备癌细胞刺激响应性、肿瘤靶向的纳米载体,并用它们克服肿瘤细胞耐药性方面的工作,包括纳米药物载体荷纳米基因载体.
  • 摘要：本文利用开环聚合的方法，合成了多种结构新颖的嵌段、接枝聚肤共聚物。研究发现两亲性的聚肤-聚氧化乙烯嵌段共聚物，在选择性溶剂中可发生自组装，形成壳核结构的棒状胶束。聚氧化乙烯链段形成壳，肤链形成核。利用分子动力学模拟方法，进一步明确了这种超分子聚集体的内部结构。结果显示在棒状胶束中，刚性的肤链平行排列，并以棒状胶束的长轴为中心旋转形成超分子螺旋结构。肤链随着环境条件(温度、体系中酸度)的变化可呈现α-螺旋或无规线团构象。研究发现，当肤链的构象由α-螺旋转变成无规线团时(体系中加入酸)，所形成胶束的形态也随之改变，由棒状转变为球状，另外，研究工作还显示具有pH、温度敏感性的聚肤/聚氧化丙烯三嵌段共聚物，在一定条件下，可自组装形成囊泡，随着pH值、分子结构和温度的变化，囊泡结构会转变成球状胶束。
  • 摘要：本文通过分别引入乙烯和琉基反应官能团到葡聚糖，采用四臂PEG琉基或丙烯酸酯衍生物作为交联剂，成功制备了一系列可注射性的、可生物降解的葡聚糖水凝胶。凝胶时间、水凝胶的机械强度、降解速度等都可以得到很好的控制。水凝胶因良好的生物相容性和渗透性等在生物医学领域如药物/蛋白质的缓释、生物组织工程等具有广阔的应用前景。研究表明多种蛋白质包括溶菌酶(Lysozyme)、免疫球蛋白G(IgG)、牛血清白蛋白(BSA)、和碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)等都可从葡聚糖水凝胶中缓慢释放出来。通过Michael加成化学，设计合成了一系列高效、低毒的高分子基因载体。例如采用不同的二丙烯酸酯和三官能团胺反应制备得到了不同结构的可生物降解的支化聚胺酯。通过N,N-肤胺二丙烯酞胺与不同的胺分子单体反应合成得到了可生物还原降解的线性和支化聚酞胺-胺(SS-PAA)。SS-PAA是一类非常独特的智能高分子基因载体:它们在细胞外环境很稳定，能与质粒DNA形成纳米尺寸的复合物，很好地保护质粒DNA不被降解;一旦进入细胞后由于细胞内环境是还原性的，它们可快速降解为小分子而迅速释放质粒DNA，导致高转染效率的同时表现低细胞毒性。细胞转染实验表明SS-PAA不但可高效运载质粒DNA,而且也是siRNA的高效运输体系。
  • 摘要：智能材料是指具有感知环境(包括内环境和外环境)刺激，对之进行分析、处理、判断，并采取一定的措施进行适度响应的智能特征的材料。本文从具有特殊表面性能的生物体出发，选择几种典型的生物体表面进行重点研究，揭示了生物表面特殊浸润性的机理:通过对荷叶表面微观结构的研究，其表面的微米/纳米结构与表面植物蜡的协同作用是引起自清洁性的关键;对水稻叶片表面微观结构的观察，说明表面微观结构的定向排列影响水滴的运动趋势;揭示水龟的稳定水上运动特性源于它腿部特殊的微/纳米结构和油脂的协同效应。受到以上研究结果的启发，仿生制备具有纳米和微米结构的一维纳米材料，实现一维纳米材料的构筑，研究其超疏水和超双疏的仿生性质;并成功制备了可控超疏水/超亲水可逆“开关”，即利用热响应性高分子和阵列氧化锌纳米结构分别实现了温度和紫外光控制下超亲水和超疏水之间的可逆转换。特殊浸润性材料的应用研究:利用模板挤压法成功地将高分子材料，尤其是亲水性的高分子，制备成超疏水性纳米阵列薄膜;制备纳米结构碳膜，在全pH值范围内具有超疏水性质;以管状多孔氧化铝为模板，实现大规模制备仿蝉翼的柱状超疏水高分子阵列薄膜;仿生制备聚合物超疏水类荷叶结构;将超疏水与超亲油这两个特殊的浸润性质相结合，制备了超亲油和超疏水兼具的网膜，实现了油水的分离。
  • 摘要：聚丙烯是一种通用的半结晶热塑性树脂,是常见的高分子材料之一,具有α、β等多种不同类型等晶型.通过在聚丙烯原材料中加入β晶型改性剂，使时效处理结晶过程中形成β晶型聚丙烯，然后采用干法双向拉伸的方法，形成聚丙烯微孔膜。微孔隔膜的成孔原理是α,β不同晶型拉伸过程中密度不同而成孔，所以晶型结构和含量的调控是隔膜性能的前提。通过控制β晶型改性剂的取向和结构，已经能够获得特定片晶取向的高β晶含量的厚片，并且拉伸后获得微孔膜，而以α晶型为主的聚丙烯厚片的在拉伸过程中无法形成微孔，只能获得密实膜，在实现高β晶含量聚丙烯的调控，解决微孔膜拉伸制备过程中的关键技术问题后，实现了聚丙烯微孔膜的规模化连续制备，微孔隔膜具有很高的孔隙率，孔径为40-60nm。
  • 摘要：在高分子胶体中构建能量转移体系，实现对能量转移的调控具有重要意义。本文将重点介绍近期在两亲性核/壳高分子纳米粒子、高分子细乳液纳米粒子和高分子胶束体系中构建FRET能量转移体系及其调控的研究进展。
  • 摘要：聚合物基导电复合材料的导电行为与基体的网络逾渗结构密切相关.渗流网络、填料-填料及填料-基体间的相互作用是高分子物理与高分子材料研究的重点.直接观察材料微观结构一直是一个技术难题,因为二维微相结构仅能给出特定空间的有限信息.由于动态流变测试在小应变下进行,不会造成材料结构的破坏,因而已经成为研究聚合物复合材料结构和形态的一种行之有效的手段.本文通过设计一种在动态扭矩下同步测定聚合物基导电复合材料导电性能和流变性能对温度响应的新方法,考察了高密度聚乙烯(HDPE)/炭黑(CB)复合材料的凝聚态结构演化.
  • 摘要：近年来,基于导电高分子在氧化还原过程中的体积变化所制成的软型驱动器件引起了人们的广泛关注.这类器件驱动幅度大,驱动力强,易于微型化,从而在国防,医学,生命科学,微型机器人等方面有着广泛而重要的应用.制备了两种具有三层结构的夹心型导电聚合物构造的驱动器。利用高强度聚唾吩膜或金纳米粒子层研制了高强度和快速响应电化学驱动器件。还利用微液滴技术制备了一面多孔一面紧密的聚毗咯薄膜。利用这一材料制备了单层膜驱动器，克服了多层模驱动器在驱动过程中界面分离的缺陷，将驱动器的驱动寿命提高到原来的10倍。另外，还利用纳米粒子共沉积技术制备了具有质量密度梯度的导电膜;基于该材料的驱动器具有单层结构与长的驱动寿命。利用具有纳米结构的导电高分子膜材料制备了具有抓取和转移微/纳米粒子和生物细胞的驱动器。模仿壁虎脚的功能实现了导电高分子材料在光滑固体表面的干性粘附功能。这一材料有望在电子各种物件的干性粘结和电子元件的悬挂与固定等方面得到应用。
  • 摘要："对外界响应的功能分子"是指在光照、化学反应等外界条件作用下,功能分子的电子结构、构象等发生变化,而这些结构变化通常可以用光谱、电化学等手段来检测.这类分子之所以受到关注,主要是因为该类分子在外界条件作用下,可以产生双稳态和多稳态,进而可以构建分子开关、分子逻辑等分子尺度器件,并在高密度信息存储方面有着潜在的应用前景.本文将报告近年来在基于四硫富瓦烯和螺吡喃单元的分子体系方面的研究进展，包括1)TTF-Anthracene分子与单线态氧反应产生化学发光，进一步研究表明TTF-Anthracene分子可以作为单线态氧的选择性检测试剂;2)研究了纳米金粒子对其光诱导电子转移过程的影响，以及合成含有B(OH):基团的分子，以及其对糖分子的传感;3)发现合成这类TTF衍生物的中间体对Hg2+能够进行高灵敏度的检测;4)合成和表征了含有TTF单元的Rotaxane，发现该Rotaxane分子在高密度信息存储方面有着很好的应用前景;5)利用螺吡喃在发生结构改变的同时伴随可逆的、显著的光物理和光化学性质的变化，利用电子，能量和质子转移机制，巧妙的把各种分子开关组合在一起，并设计合成了一系列D-A超分子，构建了一系列新型分子开关和逻辑器件。
  • 摘要：纤维素是自然界中最丰富且具有生物可降解性的天然高分子，将成为未来主要化工原料之一。本文概述了微纳米仿生生物制造的发展现状与趋势，尤其以微生物的调控为例，重点介绍纤维素生物合成中的调控工艺与有序功能高分子材料的生物制造技术及应用前景。用分子模板、动态微流体控制等方法在纳米尺寸范围诱导微生物的运动方向，由此控制材料的形态尺寸和有序组装。通过有序控制、仿生制备、纳米复合及其原位组装的新技术“自下而上”自动构筑由纤维素纳米纤维编织的具有特定规则图案的三维复合材料。并展示了细菌纤维素在人工皮肤、光电材料和药物载体方面的应用前景。
  • 摘要：开发新型高效的纤维素溶剂一直是成为纤维素研究领域的重点之一.室温离子液体是完全由阴阳离子组成，在室温附近呈液态的离子化合物。离子液体具有良好的热稳定性，在较宽的温度范围内(-100-200℃)呈液态，而且对大多数无机物、有机物和高分子材料来说，离子液体是一种优良溶剂。此外，离子液体还具有不易燃、几乎无蒸汽压、易与产物分离、易回收以及易于循环使用等优点，这些特性有效地避免了使用传统有机溶剂所造成的严重的环境、健康、安全以及设备腐蚀等问题，成为极具应用潜力的“绿色”溶剂。近年来离子液体在纤维素科学中的应用已经引起学术界和工业界领域的极大重视。本文将主要介绍本课题组在离子液体用于纤维素科学领域的一些研究结果，主要包括新型离子液体用于纤维素的溶解，纤维素在离子液体中的溶解机理以及溶液行为，离子液体应用于制备再生纤维素材料，以及以离子液体为介质的纤维素均相衍生化反应等。
  • 摘要：有机半导体是以分子的组织基元的电子材料,其分子特性是有机电子产品优势的基础.其优势主要包括:基于低成本溶液或印刷纳米加工工艺的高分子品质以及高级智能演化所导致的多功能性.到目前为止,有机电子学正尝试各类半导体器件以及新原理器件,如发光二极管、光伏太阳能电池、场效应管、光探测器、存储器传感器以及制动器等等.有机电子学正成为光电子学研究的重要核心领域之一. 有机电子学的核心问题之一是探索光电子行为以及能带的调控策略。从物质结构的角度，有机半导体是以二轨道为主要载流子传输通道的分子材料。除了通过物理掺杂外，有机半导体具有特有的共价键设计策略来实现分子水平上行为与宏观统计性质的调控。总结了发展的光电子行为调控策略:(1)深入理解分子轨道理论中电子给体与受体行为以及半导体能带理论的掺杂策略，发展了p-n嵌段共辘聚合物体系，为实现电致发光材料的光谱以及能带结构调控提供了新的方法。(2)利于体结构的静态位阻效应来改变分子材料的分子间弱作用，发展了基于复杂二芳基菊的稳定蓝光材料，并为聚荀低能绿光带起源提供证据。(3)对PVK进行超分子视角分析，提出了超分子半导体概念，通过静态位阻控制分子内超分子作用，实现电流一电压的高级非线性的回线行为调制，发展了聚合物电存储技术。
  • 摘要：近红外波段(NIR,780-2400nm)吸收/发光聚合物在光纤通讯、生物医用及国防和安全等诸多领域有着广阔的应用前景.本文合成了一系列具有两种构型、近红外活性的蒽醌型酞亚胺，研究了其循环伏安、光谱电化学等性质。它们在被还原时先形成自由基阴离子，然后再生成二价负离子。在被还原成自由基阴离子时，在900nm左右有较强的吸收，而中性或者二价负离子在此区域则没有吸收。对其中的手性酞亚胺的圆二色光谱(C功研究发现，手性酸亚胺中性态和还原态的CD谱有比较明显的不同。将并五苯二酯引入到聚合物中，合成了一系列具有近红外电致变色性质的含并五苯二酯结构单元的聚芳醚以及它们的模型化合物，并对它们进行了结构表征和性质研究。还合成了对乙烯基苯甲酸-2-(9H-咔哇-9-)乙醇酯和N’-苯甲酞基-4-乙烯基苯甲酞酯，采用自由基共聚技术合成了单体配比不同的一系列聚合物，经与钉配位后，首次得到侧链含双核钉配合物的聚合物。
  • 摘要：本文在多壁碳纳米管(MWNTs)表面共价接枝水溶性的离子聚合物，对MWNTs进行酸化处理，利用酞胺反应在MWNTs表面引入可聚合的双键，探讨其在电化学传感器及电活性制动器方面的应用。
  • 摘要：有机高分子功能材料不同于无机半导体，其分子间的弱相互作用比无机半导体的共价键作用弱得多。因而，在采用传统微加工方法制作有机高分子功能材料微尺度器件时，其材料本身很难经受住传统微加工的苛刻条件与程序。故此，有机高分子功能材料微尺度器件的加工、组装与测试，成为有机高分子功能材料与器件研究所面临的难点之一。有机高分子功能材料包括高分子材料和小分子材料，分别以有机单晶和聚苯乙炔为例来研究其微尺度性能、构筑器件。研究工作包括材料的控制合成、器件的制备与组装技术、测试技术、新效应/新原理等基本科学问题的探索。
  • 摘要：Spontaneous formation of ordered structures from amphiphilic molecules has attracted tremendous attentions in the last decades.Among the many different amphiphilic systems, block copolymers with their rich phase behavior and ordering transitions have become a paradigm for the study of structural self-assembly.For the simplest case of diblock copolymers, which are linear polymers composed of two different sub-chains (A and B blocks), a variety of ordered bulk phases, including lamellae, hexagonally-packed cylinders, body-centered-cubic spheres and a bicontinuous network structure called gyroid, are observed.Understanding the structures and phase transitions in block copolymers has been one of the most active research areas in polymer science in the past two decades.One of the achievements is the self-consistent field theory (SCFT), which provides a powerful framework for the study of ordered phase of block copolymers.
  • 摘要：高分子链的扩散动力学是高分子物理中的一个基本问题.本文利用耗散粒子动力学模拟方法(DPD)，研究并澄清HI在不同表面上对吸附高分子链扩散动力学标度的影响，进一步解释高分子链吸附在生物膜表面及固体表面上扩散产生不同动力学标度的原因。对于表面附近具有slip的光滑固体表面，得到了Zimm标度，D~N-3/4。对于符合No-slip边界条件的光滑固体表面，得到了Rouse标度，D~N-1。对于同样符合No-slip边界条件的粗糙固体表面(表面具有障碍物或者粘性吸附点)，得到了蛇行标度，D~N-3/2。结合标度分析发现，流体力学相互作用不管在生物膜表面还是在固体表面体系中均被屏蔽。
  • 摘要：本文把具有高灵敏度和高空间分辨率的单分子荧光显微与光谱技术应用于高分子物理的研究，广泛地开展了关于聚合物在溶液、表面与界面、以及玻璃态情形下的单分子链结构与动态性质的研究，着重研究了聚电解质单链的构象转变以及离子分布、聚电解质单分子链在外场下的结构与运动、聚合物表界面上单分子链的布朗运动、聚合物材料玻璃态中的单个链段的运动等等。

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