高分子材料前沿研究成果精選【第3期】
本篇匯總將帶大家閱覽近期各類高分子材料的最新研究進展。
1、Adv. Mater.：用于表面增強拉曼光譜學的金納米粒子
近日，來自倫敦大學電子電氣工程系的Tao Li博士和丹麥科技大學的Anja Boisen教授（共同通訊作者）等人使用晶片級嵌段共聚物平版印刷術來制造用于表面增強拉曼光譜學（SERS）的宏觀均勻和高度敏感的基底。基底由金納米粒子組成，納米粒子可以滑動并且聚集在致密的可回收的氧化鋁/硅納米復合體上。而在完成表面增強拉曼光譜學（SERS）分析之后，可以通過一步簡單的濕法蝕刻工藝完全除去基底上的金納米粒子，使納米環境得以循環利用，而不會影響其性能。這項研究結果表明，在可再生納米材料基板上滑動的金納米粒子可用于高品質的SERS光譜分析中，在未來的發展中極具應用前景。
文獻鏈接：Gold Nanoparticles Sliding on Recyclable Nanohoodoos—Engineered for Surface-Enhanced Raman Spectroscopy.（Adv. Mater.，2017，DOI:10.1002/adfm.201704818）
2、Adv. Mater.：用于柔性、透明和一次性有機電子器件的新型環保型淀粉紙
近日，來自韓國嶺南大學化學工程學院的Se Hyun Kim教授和國立韓巴大學的 Hwa Sung Lee教授（共同通訊作者）等人開發出了一種環保的生物降解淀粉紙，這種淀粉紙可應用于新一代一次性有機電子產品中而不需要相應的平坦化層。研究人員使用極少量0.5wt%的聚乙烯醇（PVA），與淀粉結合的某種聚合物以及5wt%的與PVA結合的交聯劑通過淀粉糊化形成上述淀粉紙。這個過程減少了合成材料的添加。所制備的淀粉紙在反復運動的條件下依然能夠表現出顯著的機械強度和穩定性。該研究使開發可生物降解的綠色電子產品成為了可能。
文獻鏈接：Novel Eco-Friendly Starch Paper for Use in Flexible,Transparent, and Disposable Organic Electronics.（Adv. Mater.，2017，DOI: 10.1002/adfm.201704433）
3、Nat. Commun.：供體-π-受體共聚物中的超快橋平面化作用驅動分子內電荷的轉移
近日，來自印度塔塔基礎研究所的Jyotishman Dasgupta（通訊作者）等人發現供體-π-受體共軛聚合物是制備具有高轉換效率有機太陽能電池的物質基礎。研究人員推測在供體-π-受體骨架中通過在光激發條件下的分子內電荷轉移引起大偶極矩的改變，從而促進了有效電荷載流子的產生。然而，驅動超快電荷轉移步驟的主要結構變化仍然難以捉摸，從而限制了這種共聚物合理結構的功能相關性。而研究人員的這項工作為制造高能效的有機光伏電池開辟了基于動力學的指導方針。
文獻鏈接：Ultrafast bridge planarization in donor-π-acceptor copolymers drives intramolecular charge transfer.（Nat. Commun.，2017，Doi:10.1038/s41467-017-01928-z）
4、Nano Lett.：石英層上的層狀嵌段共聚物薄膜
近日，來自美國布魯克海文國家實驗室的Kevin G. Yager（通訊作者）等人研究發現超薄（約幾十納米）層狀嵌段共聚物（l-BCP）薄膜的無模板定向自組裝技術與新一代納米電子器件的制備具有很大的技術關聯性。研究人員在石英襯底上制備了100nm厚的聚苯乙烯和聚（甲基丙烯酸甲酯）（PS-b-PMMA）嵌段聚合物的薄膜，并且沒有發現PMMA嵌段聚合物潤濕層的形成也未對石英表面或系統進行任何改性。這一研究對新一代納米電子器件的制備極具指導意義。
文獻鏈接：Through-Thickness Vertically Ordered Lamellar Block Copolymer Thin Films on Unmodified Quartz with Cold Zone Annealing.（Nano Lett.，2017，DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b04028）
5、Adv. Energy Mater. ：用D1-A-D2-A型無規三元聚合物制備的高性能聚合物太陽能電池
近日，來自韓國科學技術研究所的 Hae Jung Son（通訊作者）等人利用2,2'-聯噻吩和不同比例的5,6-二氟-4,7-雙（噻吩-2-基）-2,1,3-苯并噻二唑等原料制備了D1-A-D2-A型無規三元聚物。研究人員發現將小比例的FBT（5,6-二氟-2,1,3-苯并噻二唑）引入到聚合物中不僅可以保持D-A共聚物FBT-Th4的高結晶度和良好的面取向而且可以改善BHJ膜的納米級相分離。研究表明，這種無規三元共聚物可用于大面積BHJ 有機光伏器件（OPVs）的開發并且該研究對適合于大規模印刷技術的聚合物的開發也提出了相應的指導原則。
文獻鏈接：High-Performance and Uniform 1 cm2 Polymer Solar Cells with D1-A-D2-A-Type Random Terpolymers.（Adv. Energy Mater.，2017，DOI:?10.1002/aenm.201701405）
6、Adv. Funct. Mater.：聚（亞芳基哌啶）氫氧化物離子交換膜的合成，堿穩定性和電導率
近日，來自瑞典隆德大學化學系的Patric Jannasch（通訊作者）等人制備了一系列不含任何堿敏感的芳基醚鍵或芐基位點的聚（亞芳基哌啶）（PAPipQ），并作為堿性燃料電池的陰離子交換膜（AEM）。研究人員們發現模型化合物4,4-二芳基哌啶鎓具有優異的堿穩定性，然后他們通過在三氟甲磺酸中的超親電活化作用，在N-甲基-4-哌啶酮和二或三聯苯的縮聚反應中合成中等分子量的聚（亞芳基哌啶）。研究結果表明，PAPipQs在沒有側鏈N-烷基鏈結構時能夠很容易的從單體中有效地制備并表現出良好的堿性穩定性和OH-電導率。
文獻鏈接：Poly(arylene piperidinium) Hydroxide Ion Exchange Membranes: Synthesis, Alkaline Stability, and Conductivity.（Adv. Funct. Mater.，2017，DOI: 10.1002/adfm.201702758）
7、Adv. Funct. Mater.：有機鐵電隧道結中隧道電阻與開關穩定性的電極依賴性
近日，來自芬蘭阿爾托大學理學院的Sayani Majumdar和Sebastiaan van Dijken（共同通訊作者）等人研究發現鐵電隧道結（FTJ）可應用于非易失性存儲器和基于憶阻器的計算電路中。而迄今為止，大多數的研究都集中在具有鈣鈦礦氧化物鐵電隧道勢壘的FTJ上。研究人員探究了具有旋涂鐵電共聚物P（VDF-TrFE）隧道勢壘的FTJ的性能，他們發現這種有機FTJ具有良好的電阻保持性和高達380K的開關耐受性，而這一溫度僅僅低于P（VDF-TrFE）勢壘的鐵電居里溫度。研究人員的這種通過旋涂，中等操作電壓（> 1V）以及與多種（半）導體電極材料相兼容的鐵電P（VDF-TrFE）共聚物制備的高質量薄膜為FTJ和硅以及其他功能材料的整合提供了應用前景。
文獻鏈接：Electrode Dependence of Tunneling Electroresistance and Switching Stability in Organic Ferroelectric P(VDF-TrFE)-Based Tunnel Junctions.（Adv. Funct. Mater.，2017，DOI: 10.1002/adfm.201703273 ?）
8、Adv. Mater.：高能量密度聚合物-納米復合材料的高通量相場設計
近日，來自美國賓夕法尼亞州立大學的王建軍博士和清華大學的沈洋副教授（共同通訊作者）等人研究發現擊穿強度和路徑顯著取決于納米復合材料的微觀結構，而具有特定微觀結構的聚合物納米復合材料的預測擊穿強度與現有的實驗測量結果一致。基于高通量計算，研究人員設計了PVDF-BaTiO3納米復合材料的夾層微觀結構，即上下層填充平行納米片，中間層填充垂直納米纖維的結構。這種復合材料的能量密度是純PVDF聚合物的2.44倍。該工作為合成高性能且具有新型微結構的高分子納米復合材料提供了相關依據。
文獻鏈接：High-Throughput Phase-Field Design of High-Energy-Density Polymer Nanocomposites.（Adv. Mater.，2017，DOI: 10.1002/adma.201704380）
本文由材料人編輯部高分子學術組Andy供稿，材料牛編輯整理。
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