基于氢键作用结合的超分子聚合物

非共价键结合的超分子聚合物由于其特殊的结构及性能引起了广泛的关注.本文在介绍超分子化学、氢键及超分子聚合物的基础上,主要综述了以氢键为结合力的多重氢键作用、羧基(D)与吡啶基(A)作用以及氢键与其它非共价键协同作用形成的超分子聚合物体系,并对超分子聚合物的研究现状及前景进行了评述.     

氢键型超分子聚合物的合成、结构与应用

氢键型超分子聚合物是重复单元经氢键相互作用连接在一起的阵列,可生成液晶态,多样化的几何形状和高有序的凝聚态结构。氢键的温度敏感性和可逆性导致氢键型超分子聚合物具有和传统共价键结合的聚合物不同的性能。氢键型超分子聚合物是一类动态的智能型功能高分子材料,可在光化学、光电转换、非线性光学、弹性体、水凝胶和生物医用工程等领域广泛应用。本文从氢键型超分子聚合物化学(合成与机理)、物理(结构与性能)和工程(加工与应用)三个方面介绍氢键型超分子聚合物的进展。     

超分子聚合物复合材料及其自愈合行为

超分子聚合物复合材料定义为纤维、填料等增强体均匀分散在超分子聚合物基体中的复合材料。根据超分子聚合物与增强体之间化学键连接的不同可分为三种类型:(1)无化学键;(2)共价键;(3)非共价键。超分子聚合物复合材料与分子聚合物复合材料共同组成了完整的聚合物复合材料体系。本文综述可自愈合的氢键、π-π堆叠和金属配位型超分子聚合物复合材料的研究进展。     

基于氢键作用结合的超分子聚合物

非共价键结合的超分子聚合物由于其特殊的结构及性能引起了广泛的关注。本文在介绍超分子化学、氢键及超分子聚合物的基础上,主要综述了以氢键为结合力的多重氢键作用、羧基(D)与吡啶基(A)作用以及氢键与其它非共价键协同作用形成的超分子聚合物体系,并对超分子聚合物的研究现状及前景进行了评述。     

基于氢键作用结合的超分子聚合物

非共价键结合的超分子聚合物由于其特殊的结构及性能引起了广泛的关注。本文在介绍超分子化学、氢键及超分子聚合物的基础上，主要综述了以氢键为结合力的多重氢键作用、羧基（D）与吡啶基（A）作用以及氢键与其它非共价键协同作用形成的超分子聚合物体系，并对超分子聚合物的研究现状及前景进行了评述。     

超分子拓扑高分子：合成、组装及功能

超分子拓扑高分子结合了非共价键的动态可逆特性和共价型拓扑高分子的结构特点,是一种具有广泛应用前景的高分子物种.本文从超分子拓扑高分子的合成、组装及功能等三个方面综述了该领域的最新研究进展.首先重点强调了利用直接或间接方法来构筑超支化、树枝状、星形、刷形、交联型和环形等超分子拓扑高分子的策略,其次从内部结构参数和外部环境响应两方面介绍了调控超分子自组装行为的主要方法,然后对其在生物医用材料、光电活性材料以及自修复材料等领域的潜在应用进行了较为全面的总结,最后指出了超分子拓扑高分子研究领域目前存在的关键问题和重要挑战.     

聚合物可逆互锁网络的设计、制备和应用初探

聚合物复合体系是聚合物材料重要的应用形式,发展能够充分抑制相分离的多组分聚合物复合体系制备新技术有着重要意义.利用动态交联聚合物网络拓扑结构的可逆变换,可以使不同交联聚合物网络间的分子链扩散与混合成为可能,待混合完全后再通过动态可逆共价键闭合来重筑交联网络,最终得到由不同子网络穿插互锁形成的均匀复合交联网络,即聚合物可逆互锁网络,其中的子网络之间没有共价键连接,具有相对的独立性.本文由聚合物可逆互锁网络的设计制备出发,阐述了相关方法的概念、原理和所得材料的结构特点,介绍了基于聚合物可逆互锁网络策略的聚合物材料高性能化与功能化应用实例,内容包括提升和调控力学性能、宽pH水环境中的自修复、增进本征导热率、固态聚合物电解质的优化、多组分聚合物复合体系的可控分离与可控降解以及闭环循环利用等,同时分析了与聚合物互穿网络(IPNs)的区别,最后对这类材料未来可能的发展进行了分析和展望.     

多重氢键超分子聚合物

超分子聚合物是通过单体单元间的可逆非共价作用(包括氢键、π-π相互作用和金属配位作用等)形成的,由于非共价键的方向性和强度,这类聚合物显示了许多有趣的功能,例如刺激响应性和纳米结构自组装.本文总结了近三年来多重氢键超分子聚合物在改善聚合物性能、形成复杂分子构造、自组装纳米结构等方面的作用,并对超分子聚合物的应用进行了展...     

锂离子电池自修复聚合物电解质的研究进展

自修复材料可以修复其在外界环境因素作用下产生的局部创伤或微裂纹,大大延长材料的使用寿命.将自修复聚合物作为固态聚合物电解质应用于锂离子电池,可以显著提高锂离子电池的循环稳定性和安全性,延长使用寿命.本文首先概述了自修复聚合物材料的发展历程和修复机理,然后按超分子相互作用和动态共价键分类总结了本征型自修复聚合物电解质应用于锂离子电池的研究进展,最后对自修复聚合物电解质存在的问题和未来的发展方向做出了展望,为下一代高安全性、高性能和长使用寿命的锂离子电池的研究提供借鉴.     

基于非共价键的本征型自修复聚合物材料及其应用

自修复材料作为一种拥有结构上自愈合能力的智能材料近年来得到了快速发展。具备自修复性能的聚合物材料主要包括外援型和本征型。由于本征型自修复聚合物材料具有潜在的自修复能力,且能实现多次修复,所以该领域对于本征型自修复聚合物材料的关注越来越多。由氢键、π-π堆积、疏水作用、离子作用和主客体作用等非共价键力形成的本征型自修复聚合物体系不需要或需要极少外界能量就能实现快速、高效修复。这将是实现节约能源,社会可持续发展的重要途径。本文以不同类型的非共价键为线索,综述了近年来基于非共价键的本征型自修复聚合物材料的发展及其应用,并展望了其未来的发展方向。     

纳米粒子交联类玻璃高分子材料的动力学行为和流变行为研究

研究了纳米粒子动态交联端羧基聚丁二烯的动力学行为.除了利用传统的熔融重塑以及应力松弛行为来研究其动态行为和可加工性,着重通过线性和非线性动态流变学,研究揭示了粒子交联类玻璃高分子材料与分子交联类玻璃高分子、粒子填充高分子复合材料的差异.与分子交联体系相比,粒子交联体系末端区的松弛主要来源于粒子的扩散运动,可逆共价网络对模量的贡献较弱,但减慢了粒子扩散的速度.与粒子填充体系相比,在粒子交联体系中,粒子需要在动态共价键解离之后才能从粒子笼中逃出.     

超分子聚合机理

与共价键聚合物由单体(M1)通过共价键连接不同,超分子聚合物是由单体(M2)通过非共价键连接而成的长链大分子。聚合包括分子聚合和超分子聚合。超分子聚合描述M2通过非共价键自组装形成超分子聚合物的过程,涉及氢键、π-π堆砌型和立体匹配等驱动力以及分子识别、协同性等特征,与M1通过共价键形成聚合物的过程(分子聚合)不同。为了理解超分子聚合物链结构形成机理,本文分析和讨论超分子聚合的三个主要机理:(1)线性链生长;(2)螺旋链生长;(3)拓扑链生长。     

类玻璃高分子的再加工

类玻璃高分子(vitrimer)是一类含有动态共价键的共价交联聚合物网络, 结合了热固性聚合物和热塑性聚合物的优点. 在外界刺激作用下, 类玻璃高分子的动态共价键能够可逆断裂及形成, 而交联密度不会发生变化, 这种独特的性质使其能在保持三维交联网络结构的同时, 实现再加工、回收再利用、焊接和愈合等功能. 因此, 类玻璃高分子有望解决传统热固性聚合物无法进行再加工和回收再利用等问题, 推进资源的循环利用和社会可持续发展. 重点介绍了类玻璃高分子不同的再加工方式, 包括热加工、光热加工、电热加工和小分子辅助加工, 并对各个加工方式的原理、特点和应用进行总结. 最后, 对类玻璃高分子再加工的发展进行了展望.     

光响应超分子聚合物

超分子聚合物是超分子化学、高分子化学和材料化学领域的研究热点.将光响应的功能基团以非共价作用构筑到超分子聚合物体系中,得到光响应型超分子聚合物,从而能够将超分子聚合物的独特性质与光化学反应的优势有效地结合起来,从而构筑新型的光功能材料.本文总结了近年来本课题组有关光响应超分子聚合物方面的研究工作:介绍了主链型的光响应超分子聚合物的光调控组装和解离,超分子聚合物和共价聚合物的光控可逆切换和光调控组装形貌;另外还举例介绍了具有自修复和室温磷光发射等功能的侧链型光响应超分子聚合物,并对刺激-响应的超分子聚合物领域的发展做了展望.     

超两亲分子:可控组装与解组装

与基于共价键的两亲性分子相对照,超两亲分子系指基于非共价键构筑的两亲分子.基于超分子体系的分子工程学的思想,本文总结了超两亲分子的各种类型,包括小分子型、聚合物型和响应性超两亲分子等,以及组装超两亲分子的各种推动力,如主客体相互作用、基于电荷转移作用和不同分子间的协同作用等.研究表明,超两亲分子的研究既可丰富传统的胶体界面化学,又为高级结构的可控组装提供了新的构筑基元,并为制备功能超分子材料开拓了新的途径.     

氢键诱导的可控自由基聚合

氢键是一种非共价键的分子间相互作用,在超分子构建和功能材料合成领域已经得到广泛运用。氢键作用也被应用于可控自由基聚合体系中,以实现对分子量、立构规整性以及序列分布的微结构精密调控。近年来的研究结果表明,氢键诱导作用可提高聚合物分子量控制及聚合物的间同立构规整度;并且,当使用氟醇作为氢键供体溶剂,分别以甲基丙烯酸甲酯(MMA),4-乙烯基吡啶(4VP)和2-乙烯基吡啶(2VP)为单体进行的可控自由基聚合,氢键作用改变了共聚单体的序列分布,证明了氢键诱导下的单体双键活化作用。这为利用分子间非共价键诱导构建聚合物微结构的精密合成提供了新的策略。     

超分子构筑调控合成结构规整的梯形聚合物及其应用研究

综述了"超分子构筑调控的逐步偶联/聚合法",该方法将高分子化学与超分子化学相结合,利用多种类型的超分子弱键协同作用首先构筑预期的梯形超分子结构,再经聚合得到共价键梯形高分子.利用该方法合成了一系列结构规整的氧桥基和有机桥基梯形聚硅氧烷以及碳基梯形聚酯,并利用侧基间π-π叠加作用实现了对聚合物立体构型控制.扼要介绍了梯形聚合物在先进材料方面的应用,例如梯形聚硅氧烷液晶光致取向膜;由梯形聚硅氧烷合成的管状聚硅氧烷在高室温储存期微电子环氧塑封料方面的应用;以及基于梯形聚硅氧烷的拟筛板聚合物在二阶非线性光学材料方面的应用等.     

超分子聚集诱导发光材料的研究进展及展望

通过超分子自组装构建发光材料是超分子化学研究的重要领域之一.超分子自组装作为一种简单且高效的手段,可以将不同结构的分子通过非共价键作用力构建成具有精确结构和多功能的组装体,进一步赋予了超分子材料独特的物理特性.由于超分子发光材料中非共价键相互作用力具有动态且可逆的性质,因此使其具有对刺激物特异性识别和对微环境变化敏感的特点,从而被广泛应用于生物传感和成像、药物传递、化学传感、人工光收集系统、信息加密和光催化等领域.基于此,为了了解超分子发光材料的最新研究进展,主要按照氢键相互作用、π-π堆积和多种非共价键相互作用,较系统地阐述了最近四年超分子发光材料,从设计到制备再到应用的最新研究进展,并且进一步展望了其未来所面临的挑战.     

超分子树枝聚合物的起源与发展

超分子树枝聚合物起源于聚合物链结构的2个重要进化(树枝链和超分子),是通过建筑模块在芯、支化单元或表面的分子自组装(非共价键连接)生成的树枝聚合物,具有独特的结构特征和新颖的物理、化学等功能。超分子树枝聚合物的进一步自组织可形成液晶态或柱状体等有序结构。超分子树枝聚合物可分为氢键型、金属配位型、π-π堆叠型、离子型、拓扑型(含轮烷和索烃结构)、混合型(含2种或2种以上不同非共价键)等类型。本文综述各种类型超分子树枝聚合物的合成、结构、聚集态和应用。     

聚合物多层膜的表面分子工程

概述了作者及其研究群体发展的基于氢键、配位键和共价键的聚合物交替沉积组装方法.在此基础上,重点讨论将溶液中的超分子组装与界面交替沉积相结合的非常规界面交替沉积组装方法.通过结构构筑与功能组装的结合,实现了不同表面物理化学性质的可控调节,包括仿生矿化、超疏水涂层、可控组装与释放、表面分子印迹等.这些研究结果对发展基于聚合物多层膜的表面分子工程具有重要意义.