頂刊動態 | Angew/Macromolecules等高分子材料前沿最新科研成果精選【第19期】

本期精選預覽：1、Angew. Chem. Int. Ed. 利用纖維素納米晶體制備具有手性向序列的聚合物和介孔二氧化硅微球；2、Macromolecules 氟化作用對共軛聚合物在高性能的場效應晶體管的分子取向的影響；3、Macromelcules 調控鏈段和分子運動改變共混物分子取向；4、Macromolecules 聚3-己基噻吩(P3HT)與噻吩衍生物共聚，提高材料開路電壓；5、Macromolecules 刷型嵌段共聚物（BBCPs）金納米復合材料的結構多樣性和相行為；6、Macromolecules NR和GIWAX技術研究PEG刷與α-環糊精形成的包合配合物；7、Macromolecules 通過加入有機溶劑調節含物理和化學網絡的混合水凝膠的粘彈性為；8、Macromolecules 氧化檸檬烯和二氧化碳衍生物改善交聯聚碳酸酯熱性能。

1、Angew. Chem. Int. Ed. 利用纖維素納米晶體制備具有手性向序列的聚合物和介孔二氧化硅微球

圖1 極化光學顯微鏡顯示了不同生長階段的微凝膠對纖維素納米團聚體的捕捉

來自加拿大不列顛哥倫比亞大學的Mark J.MacLachlan（通訊作者）等人使用纖維素納米晶體作為模板通過乳液聚合的方法制備出了具有手性向序列的聚合物微球。該材料具有光學器件和手性分離等應用的潛力。

文獻鏈接：Polymer and Mesoporous Silica Microspheres with Chiral Nematic Order from Cellulose Nanocrystals（Angew. Chem. Int. Ed., 2016, DOI: 10.1002/anie.201606283）

2、Macromolecules 氟化作用對共軛聚合物在高性能的場效應晶體管的分子取向的影響

圖2 無（有）氟聚合物隨溫度升高其熱流量的變化比較

來自中國科學院化學所李韋偉（通訊作者）、王朝暉（通訊作者）、Cheng Li（通訊作者）和西安交通大學的馬偉教授（通訊作者）等人重點研究了氟原子對場效應晶體管（FET）器件中的電荷傳輸的影響。該研究結果清楚地向我們展示了化學結構是如何影響電荷傳輸性質的，且可用來研究新型共軛聚合物來制備高性能FET。

文獻鏈接：Effect of Fluorination on Molecular Orientation of Conjugated Polymers in High Performance Field-Effect Transistors（Macromolecules, 2016, DOI: 10.1021/acs.macromol.6b01446）

3、Macromelcules 調控鏈段和分子運動改變共混物分子取向

圖3 共混物中改變分子取向流程

長春應化所韓艷春(通訊作者)等人對共軛共混物，通過升溫與降溫過程，調控分子與鏈段運動，改變分子取向結構。在3-己基噻吩的聚合物（P3HT）熔點溫度下，P3HT只能通過鏈段運動得到正立取向結構；升溫至P3HT熔點溫度以上，噻吩衍生物對P3HT空間限制結構被破壞，P3HT分子鏈運動得到側立取向結構。

文獻連接:Molecular Orientation and Phase Separation by Controlling Chain Segment and Molecule Movement in P3HT/N2200 Blends?(Macromlecule, 2016, DOI: 10.1021/acs.macromol.6b01526)

4、Macromolecules 聚3-己基噻吩(P3HT)與噻吩衍生物共聚，提高材料開路電壓

圖4 無規共聚示意圖

美國南加洲大學Barry C.Thompson（通訊作者）等人通過Stille聚合法，引入3-己酯噻吩（3HET）得到一系列的聚3-己基噻吩的無規、半無規共聚物。引入3HET組分后，不僅保證了P3HT作為聚合物太陽電池的性能，而且通過調節組分比可以調控其他性能，如降低HOMO能級，增大開路電壓等。

文獻連接:Facile Enhancement of Open-Circuit Voltage in P3HT Analogues via Incorporation of Hexyl Thiophene-3-carboxylate?(Macromolecules, 2016, DOI: 10.1021/acs.macromol.6b011178)

5、Macromolecules 刷型嵌段共聚物（BBCPs）金納米復合材料的結構多樣性和相行為

圖5 HAADF-STEM顯微圖片及基于HAADF-STEM斷層掃描在不同視角下的三維重建示意圖

最近，美國馬薩諸塞大學阿默斯特分校的James J. Watkins（通訊作者）研究組研究了金納米顆粒在具有固定的聚叔丁基丙烯酸丁酯（PtBA）側鏈長度但是具有不同的聚氧化乙烯(PEO)側鏈長度（即體積分數（f_PEO））的聚丙烯酸叔丁酯嵌段聚氧化乙烯BBCPs 上的組裝。金納米顆粒（NP）通過其上的4-巰基苯酚配體和PEO側鏈之間的氫鍵相互作用，有選擇性地包含在PEO相。研究人員觀察到的大量的形態轉變依賴于NPs和PEO相的體積分數（f_NP/PEO）。NP排列的對稱和非對稱片狀結構可以輕易地通過f_NP/PEO的簡單變化得到。這項工作標志著理解BBCPs復合物相行為的開端，為我們控制BBCPs模板上NP排列組裝微結構的策略提供了新觀點，而這正是設計功能材料的基礎。

文獻鏈接：Structural Diversity and Phase Behavior of Brush Block Copolymer Nanocomposites（Macmolecules, 2016, DOI: 10.1021/acs.macromol.6b01602）

6、Macromolecules NR和GIWAX技術研究PEG刷與α-環糊精形成的包合配合物

圖6 不同條件下IC形成的不同形態示意圖

日本東京大學的Hideaki Yokoyama（通訊作者）研究組用時間分辨中子反射和掠入射廣角X射線散射技術研究了帶聚乙二醇（PEG）刷的α-環糊精的包合配合物（IC）。當PEG刷暴露在10% α-環糊精水溶液，產生了含有無規取向α-環糊精多晶的包合配合物，另一方面，當PEG刷暴露在5% α-環糊精水溶液中，形成了α-環糊精垂直于基底堆砌的10nm厚的IC層 ，其特有的10nm厚IC層是與PEG刷上面α-環糊精的折疊晶體結構相關的。

文獻鏈接：Inclusion Complex of α-Cyclodextrin with Poly(ethylene glycol) Brush（Macromolecules,? 2016,? DOI: 10.1021/acs.macromol.6b01238）

7、Macromolecules 通過加入有機溶劑調節含物理和化學網絡的混合水凝膠的粘彈性為

圖7 不同溶劑對應不同粘彈性

最近美國阿克倫大學高分子工程系?R. A. Weiss（通訊作者）等人通過動態振蕩剪切研究了異丙酮（IPA）對混合水凝膠粘彈性的影響，該混合水凝膠由N,N-二甲基丙烯酰胺（DMA）、甲基丙烯酸2-（N-乙基全氟辛烷磺酰胺基）乙酯（FOSM）和丙烯酸肉桂酰氧基乙酯通過化學交聯得到。可通過改變IPA與水的比例或溫度，調節凝膠的線性粘彈性（LVE）。當溶劑全為水時，稱為水凝膠，全為異丙酮時，稱為有機凝膠。當IPA與FOSM的摩爾比從0增加到80:1，凝膠的交聯密度降低，這是由于IPA的疏水性產生溶劑化作用，導致物理網絡變弱。調節水凝膠/有機凝膠的粘彈性可從三個方面進行：共聚物組成、溫度和溶劑。同時可使凝膠對溫度和/或溶劑做出響應。

文獻鏈接：Tuning the Viscoelastic Behavior of Hybrid Hydrogels Composed of a Physical and a Chemical Network by the Addition of an Organic Solvent（Macromolecules, 2016, DOI:?10.1021/acs.macromol.6b01256）

8、Macromolecules 氧化檸檬烯和二氧化碳衍生物改善交聯聚碳酸酯熱性能

圖8 交聯網絡三聚物的制備

最近西班牙加泰羅尼亞化學研究所?Arjan W. Kleij（通訊作者）等人制備了一系列三元共聚物，其由可再生萜烯檸檬烯衍生的聚碳酸酯、非功能性環氧環己烷和功能性氧化檸檬烯三種單體聚合而成。交聯聚合物由三元共聚物通過硫醇-烯點擊反應簡單制得，且熱性能得到提高，Td在250℃-280℃之間，玻璃化轉變溫度提高到150℃。對交聯聚碳酸酯進行詳細分析表明，交聯基團占三聚物預聚體的百分比會影響溶解度、硬度和熱穩定性等物理化學性質。

文獻鏈接：Terpolymers Derived from Limonene Oxide and Carbon Dioxide: Access to Cross-Linked Polycarbonates with Improved Thermal Properties（Macromolecules, 2016, DOI:?10.1021/acs.macromol.6b01449）

本文由材料人高分子材料學習小組成員Fang_WenX、Andy_chen、Lynn、xiiluu供稿，材料牛編輯整理。

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