高分子/单链高分子纳米粒子复合体系中的界面性质

高分子与纳米粒子复合是改善高分子材料性能的有效途径.近20年来关于高分子/纳米粒子复合物的研究引起了学术界广泛的兴趣.然而由于此类体系中的影响因素复杂,虽然学者们在相关材料性能的研究方面取得了重要进展,但是相关理论的发展却相对滞后,其中一个重要原因是实验上表征手段的缺失,导致对体系中纳米粒子与本体高分子链相互作用规律的认识(尤其是两者界面性质的认识)不够.本文总结和阐述了我们近几年利用分子动力学模拟技术研究高分子/单链高分子纳米粒子复合体系的主要结果,并围绕此类复合体系中的界面结构及动力学性质,讨论并总结了纳米粒子对本体高分子链的作用范围及影响规律,指出单链纳米粒子对熔体链的作用范围与纳米粒子的自身尺寸相当,而与熔体高分子链的分子量没有直接的关系.该结论将为纳米复合体系高分子理论的发展提供重要参考.     

电磁功能高分子复合物研究进展

综述了兼具电、磁性质的高分子复合物的最新研究进展.重点评述了通过原位聚合、电化学沉积、自组装等方法制备电磁功能高分子复合物的过程及形成机制,并对电磁功能高分子复合物的潜在应用作了介绍.     

高分子/棒状纳米粒子复合物的分子动力学模拟

采用非平衡态分子动力学模拟研究了剪切场下棒状纳米粒子对高分子基体的结构、 动力学和流变性质的影响. 通过比较多种体积分数(0.8%~10%)的纳米复合物及纯熔体的模拟结果发现, 随着纳米粒子的增加, 高分子链的扩散和松弛逐渐受到抑制, 而链尺寸几乎保持不变. 从Weissenberg number(W_i)角度看, 在剪切流场下, 高分子链的结构性质(如归一化的均方回转半径、 回转张量和取向抑制参数)几乎与纳米粒子的体积分数无关, 而高分子链的Tumbling运动受到抑制. 研究还发现, 纳米复合物与纯熔体的剪切黏度曲线趋势基本一致, 即W_i=1将曲线分为平台区和剪切变稀区. 纳米棒的加入仅定量地改变了流体的剪切黏度.     

高分子辅助的纳米粒子造影增强材料

纳米技术和纳米医学的研究在生物医学、疾病诊断和治疗方面显示出了巨大的应用潜力. 有机荧光分子基检测技术已被广泛的用作造影和信号转换的工具用以测定痕量的分析物. 然而, 有机荧光分子基团的降解、光漂白作用使得其荧光的稳定性受到影响, 从而限制了它们在复杂的生理环境中的应用. 无机纳米粒子因其形状、尺寸和组成的不同而具有独特且稳定的光、电、磁及催化性能, 可用作新型的生物纳米造影材料, 能很好的解决造影检测技术所面临的难题. 并且, 纳米造影材料的表面修饰则可以提高它们的在生理条件下的稳定性和靶向生物活性分子的能力.     

具有“开关”效应的纳米金／智能凝胶复合物导电机理

制备了纳米金/智能凝胶复合物,并对其导电行为进行了研究.研究表明:以智能凝胶为基体的复合物电性能表具有良好的"开关"效应;其导电过程在不同的温度区域符合不同的导电机理.低温时,复合物处于溶胀状态,其导电行为符合隧道效应和场制发射理论;高温时,复合物为收缩状态,其导电行为基本符合欧姆定律.     

乳液聚合法制备纳米金/聚苯乙烯复合粒子

以氯金酸为前驱体,十二烷基硫醇和硼氢化钠分别作为稳定剂和还原剂,采用相转移法制备了单分散的金纳米粒子.将金纳米粒子通过乳液聚合的方法制备了纳米金/聚苯乙烯复合粒子.通过紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)研究了纳米金和纳米金/聚苯乙烯复合粒子的光吸收特性,使用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和动态光散射(DLS)对产物的组成、晶体结构、形貌、以及粒径进行了表征.结果表明,复合粒子为粒径分布较窄的球形,其中的金纳米粒子为面心立方结构.热失重分析(TGA)说明制备的纳米金/聚苯乙烯复合粒子具有很好的热稳定性.     

多酸-纳米粒子复合物的研究进展

多酸-纳米粒子复合物既具有多酸(POMs)多样的尺寸、可调节的多功能结构、丰富的组成、高的电荷密度及可逆的氧化还原等特性,同时又具有纳米粒子的声、光、电、磁、热、力学等特性.多酸-纳米粒子复合物有望被广泛运用到生物催化、电催化、光催化、生物传感和医药化学等领域.本文作者主要对多酸-纳米粒子复合物的合成方法和应用进行评述,并对今后的发展趋势进行展望.     

聚苯胺/纳米金复合材料

由于聚苯胺/纳米金复合材料不仅同时具有纳米金和聚苯胺原有的特异性能,而且两组分之间还存在着相互协同作用,极大地提升了聚苯胺基体的性能,从而表现出突出的固有电导性、优异的反应催化性和特殊的电荷传递性,因此成为近年来的研究热点。本文综述了聚苯胺/纳米金复合材料的最新研究进展：归纳了聚苯胺/纳米金复合材料的制备方法和各种方法的机理,简单介绍了复合材料在生物医学、传感器和微电子装置等方面的应用,展望了今后复合材料研究的方向。     

聚苯胺/金属纳米粒子复合物的制备及性能

基于国内外最新研究文献及本课题组研究工作,从发展历史、制备方法、多功能性方面系统综述了近年来发展起来的聚苯胺/金属纳米粒子复合物。在聚苯胺基体中引入金属纳米粒子的方法可归纳为3大类：原位复合法、直接共混法和层层自组装法。所形成的有机聚苯胺和无机金属杂化复合物不仅能保留各自原有的特异性能,而且二组分之间还存在着相互协同作用,能够极大地提升基体聚苯胺材料的性能,电导率最高可提高100倍,电氧化催化电流最高可提高10倍。分散在聚苯胺膜中的极少量铂微粒就能使不锈钢板的腐蚀电位稳定在钝化区域。聚苯胺/金属纳米粒子复合物所表现出的突出的固有电导性、优异的反应催化性和极强的金属防腐性,使其跻身于为数不多的新型高性能复合材料之列,显示出了诱人的应用前景。     

智能聚合物包覆的金纳米粒子*

本文综述了智能聚合物包覆的金纳米粒子的研究进展,重点介绍了智能聚合物包覆金纳米粒子的制备方法,包括原位合成法、配体置换法、表面引发聚合法和表面接枝聚合法等,以及智能聚合物包覆的金纳米粒子的智能响应类型,如温度敏感型、pH敏感型、pH/电解质双重敏感型、pH/温度双重敏感型、溶剂敏感型等。     

碳纳米管/聚合物复合材料

本文简要介绍了碳纳米管的纯化和表面改性方法,着重对碳纳米管/聚合物复合材料的制备方法、微观结构表征及其力学、电学、光学等性能的研究进行了综述;简述了此类复合材料在电学、电磁屏蔽材料及吸波隐身材料、纤维材料以及航天工业等领域的应用,探讨了该研究领域所面临的一些问题及今后的发展方向。     

Light Polarization‐Controlled Shape‐Memory Polymer/Gold Nanorod Composite

It is demonstrated that light polarization can be used to control photothermal effect‐based shape‐memory polymers (SMPs). Gold nanorods (AuNRs) are embedded in poly(vinyl alcohol) (PVA) and aligned by stretching the composite film. By changing the polarization direction of the incident laser at 785 nm with respect to the film stretching direction, the magnitude of the longitudinal surface plasmon resonance of AuNRs can be varied continuously, which determines the amount of heat generated upon laser exposure and thus the local temperature rise in the composite relative to the glass transition of the PVA matrix. Consequently, the temporary‐to‐permanent shape recovery process of the composite can be made to occur to different extents by tuning the polarization of laser while keeping all other conditions unchanged. This finding enhances the toolbox for controlling light‐triggered SMPs.

     

半晶聚合物复合材料中的横晶

半晶聚合物复合材料,尤其是纤维增强的半晶聚合物复合材料,在其界面区常有横晶结构生成。本文综述了横晶自发现至今的研究情况,对横晶的形成和生长机理进行了描述,对影响横晶生成和性质的因素进行了分析,着重介绍了几种典型半晶聚合物复合材料体系的横晶形态,并讨论了横晶对界面特性和复合材料性能的影响。     

柔性导电高分子复合材料在应变传感器中的应用*

柔性和可穿戴传感器最近十几年来的发展,使得它们在个性化医疗、人机交互和智能机器人等方面拥有良好的应用前景。由导电材料和弹性聚合物组成的柔性导电高分子复合材料具有高的可拉伸性、良好的柔韧性、优异的耐久性等优点,可用来制备传感范围宽、灵敏度高的柔性应变传感器。本文综述了基于柔性导电高分子复合材料的可拉伸应变传感器的分类(填充型、三明治型、吸附型应变传感器)和传感机理(隧穿效应,分离机制,裂纹扩展),并详细介绍了传感器所用复合材料的结构设计,包括内部结构(双逾渗网络、隔离、多孔、“砖混”结构)、表面结构(微裂纹、褶皱结构)和宏观结构(纤维状、网状、薄膜结构)。内部结构设计可降低材料的逾渗阈值,表面结构设计可提高传感器性能,每个宏观结构都有自己的特点。最后对应变传感器的材料选择、制备工艺、结构设计、附加性能、集成技术和应用方向等方面进行了展望。     

Preparation and Its Application of Novel Graphene/Gold/Functional Conducting Polymer/Hydrogen Peroxide Biosensor

石墨烯材料和酶的固定对石墨烯基生物传感器性能及应用至关重要.金电极依次放入氧化石墨（0.05 mg/mL）和氯金酸（0.05 mmol/L）溶液中进行控制电位电解,循环以上操作20次后,转移至2,5-二（2-噻吩）-1-对苯甲酸吡咯单体溶液采用循环伏安法进行电聚合形成含有羧基的导电高分子膜,然后以1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）/N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）为活化剂将辣根过氧化物酶共价键合在修饰电极表面制备过氧化氢生物传感器.研究表明,交替电沉积得到的石墨烯/金纳米复合材料分散性好,所制备的生物传感器对过氧化氢的氧化还原过程有显著的催化作用.过氧化氢浓度在2～200 nmol/L之间传感器的电流响应与浓度呈线性关系,相关系数（R2）为0.9996,方法的检测限是0.67 nmol/L（S/N=3）,灵敏度明显优于现有文献报道.此外,共价键合方式固定酶使传感器的稳定性和方法的重现性大大提高.5 nmol/L的过氧化氢溶液测定20次,相对标准偏差为1.2%.在4℃下储藏3个月传感器电化学响应变化值少于3%.该方法已成功应用于牛奶样品中痕量过氧化氢的测定.     

耐热性高聚物基自润滑复合材料的研究进展

综述了聚四氟乙烯、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚酰亚胺等几类耐热性高聚物基自润滑复合材料的近期发展概况,并提出了今后研究高聚物基自润滑复合材料值得注意的几个问题。     

刺激响应聚合物在金纳米粒子催化体系中的应用

刺激响应聚合物是近几年来研究的热点之一,这类聚合物能够感受外界刺激而发生响应,产生物理或化学性质的变化。金纳米粒子由于量子效应,具有良好的催化性质,因此有广阔的应用前景。但是在实际的应用中却常常面临易于团聚的问题,因此时常需要将其负载于载体之上。将刺激响应聚合物引入金纳米粒子催化体系之中,一方面可以发挥普通载体所能起到的分散作用,防止金纳米粒子团聚,另一方面也可实现可控催化,可以通过外界条件的改变来调控金纳米粒子的催化性能。本文综述了该体系近期的研究进展,从体系的构建方式、刺激响应类型等方面进行了论述,并对该体系的研究与应用进行了总结与展望。