《液晶高分子材料》专辑序言——老学科的新活力

正19世纪80年代后期,奥地利植物学家Reinitzer和德国物理学家Lehmann共同发现了液晶,创立了液晶科学。20世纪70年代,液晶显示技术实现了革命性突破,风靡全球。液晶高分子的研究始于1937年的生物高分子液晶,随即受到广泛关注,尤其是杜邦公司基于溶致液晶芳香族聚酰胺的液晶纺丝技术在1972年推出的Kevlar系列高性能纤维产品,极大地推动了液晶高分子的飞速发展。近几十年来,基于热致液晶芳香族聚酯的高性能工程塑料如雨后春笋般不断涌现,高性能液晶高分子结构材料也成为全球研究热点。同时,侧链高分子液晶、聚合物分散液晶、聚合物稳定液晶、全息聚合物分散液晶以及新型结构的高分子液晶、超分子液晶在显示、传感、防伪、数据存储和电子封装等领域的应用也成为高性能液晶高分子功能材料的研究亮点。其中让我们倍感骄傲的是,我国科学家周其凤院士于1987年设计、合成了甲壳型液晶高分子,为液晶高分子科学与材料的发展做出了原创性贡献。当前,液晶材料的高分子化、高分子材料的液晶化已成为化学、材料、光学工程和信息工程等相关学科的重要研究方向,尤其近期在光存储、5G通讯领域中的应用备受关注。     

面向VR/AR应用的全息高分子材料

虚拟现实(VR)/增强现实(AR)是新兴的人-机交互显示技术,其光学元件的集成化、轻量化与定制化是先进VR/AR技术的必然要求,全息高分子材料是关键.本文介绍了VR/AR近眼显示系统及重要参数,回顾了全息高分子材料在VR/AR显示中的重要应用,讨论了全息高分子材料的性能与VR/AR显示效果的关系,重点介绍了全息高分子材料的折射率调制度、光散射损失和体积收缩率的调控策略,最后指出了现有全息高分子材料在先进VR/AR应用中的不足,并展望了未来发展方向.     

钙钛矿阵列化组装及其多功能探测器的应用

钙钛矿材料优异的光电性能使其在高集成、 高性能、 多功能光电探测领域具有广泛的应用前景. 近年来, 科研人员致力于钙钛矿阵列化探测器的研究, 并取得了一系列重要的成果. 本文重点评述了钙钛矿材料的阵列化及其多功能探测器的制备和应用, 介绍了钙钛矿材料的结构分类、 阵列化集成方法及光电探测器的基本器件类型和性能指标, 并进一步阐述了基于钙钛矿一维阵列的高性能光电探测器及其多功能探测器的相关应用研究进展. 最后, 对该研究领域未来的发展方向进行了总结和展望.     

光致聚合物材料中各组分对光聚合速度的影响及其在全息存储中的应用实验

本文研究了光敏剂、光引发剂、光促进剂、单体及高分子成膜树脂等成份对全息光致聚合物薄膜光存储性能的影响.在一定范围内,材料中光引发剂浓度的提高使光聚合速度显著增加,链转移剂浓度则存在一个最佳的相对浓度.适当地增加液态辅助单体含量及其所含双键官能团的数目,会明显增加光聚合速度.在聚醋酸乙烯酯薄膜中单体聚合速度明显优于在醋酸纤维素中的速度,所制备的光致聚合物材料实现了同一位置的多幅全息图像的存储和再现,表明了该材料有用于大容量全息存储的可能.     

有机聚合物材料表面受限光感应C–H键转换反应研究进展

有机聚合物材料普遍具有表面能低和反应惰性的特点,限制了其在光、电、分离、生物医用等高端领域的应用.表面改性是有机高分子材料高性能化的重要手段,其涉及的核心科学问题是表面C–H键的活化/转换化学.光化学反应具有快速高效、化学选择性高、环境友好、可低温反应、时间/空间精确可控等特点,在有机聚合物材料表面改性上具有突出优势.本文介绍了本课题组多年来在有机聚合物材料表面受限光感应C–H键转换反应方面的研究进展,系统介绍了此类反应的机理,以及在生长/固定无机、导电材料、生物分子等方面的应用,并展望了光感应C–H键转换反应今后的发展方向.     

典型高分子纤维发展回顾与未来展望

高分子纤维作为发展国民经济的基础材料、国防军工的战略材料、新兴产业的前沿材料,其产品内涵与应用领域正在不断拓展.本文首先简要介绍了国内外高分子纤维材料的发展简史,其依次经历了天然纤维、人造纤维、合成纤维(差别化、功能化、高性能等纤维)等发展阶段.其次,结合本课题组相关工作重点阐述了通用型聚酯纤维、高性能聚苯硫醚纤维以及生物质聚乳酸纤维等典型高分子纤维材料的研究进展,包括发展历程、制备方法、性能优化、应用领域等内容.最后,展望了高分子纤维材料的发展趋势,我们认为基于材料、信息、生物、机械等学科交叉融合与技术突破,具有多材料、多结构、多功能的绿色、超性能、智能纤维材料将成为未来发展方向.     

反应性聚烯烃的分子设计、催化聚合及应用

通用高分子材料高性能化研究的一个主要内容是聚烯烃(聚乙烯和聚丙烯)的高性能化和功能化.但是,由于聚烯烃大分子的化学惰性,其化学(分子)改性和物理(材料)改性都存在很大困难.近年来,烯烃聚合催化剂技术不断进步,烯烃聚合理论研究持续深入,从而为通过分子设计手段以可控方式在聚烯烃中引入化学活泼基团而制备结构明确和组成均匀的反应性聚烯烃奠定了基础.本文从反应性聚烯烃的分子设计、催化聚合以及其在聚烯烃高性能化研究中的应用等几个方面综述了近年来反应性聚烯烃领域的研究进展,并对此领域今后的研究发展方向提出了建议.     

抗氧剂在高分子领域的研究和应用

世界每年约生产高分子材料 2× 10 8t,它们中的大部份均要各种稳定剂来防止其老化。大量的有机物 (包括高分子、食用油脂、食品、石油制品和润滑油 )都存在氧化问题。防止这些有机材料氧化方法很多 ,但加入抗氧剂则是当今最有效和最有用的方法。本文介绍了抗氧剂的作用机理、最有效的组合、理想分子量、高分子抗氧剂、反应型抗氧剂、多功能抗氧剂和生物抗氧剂等方面的最近进展。近期抗氧剂发展倾向是无毒抗氧剂代替有毒抗氧剂 ,更注意合成理想分子量的、高分子化的、多功能化和反应型的抗氧剂 ,对生物抗氧剂也将更详细研究。除对抗氧剂在防护高分子热氧化外 ,在润滑油 ,食品工业和医疗保健中的应用也作了讨论。     

锂硫电池多功能涂层隔膜的研究进展与展望

先进储能系统的开发对于满足电动汽车、便携式设备和可再生能源存储不断增长的需求至关重要. 锂硫（Li-S）电池具有比能量高、原材料成本低和环境友好等优点,是新型高性能电池研究领域中的热点. 然而,锂硫电池面向实际应用还存在许多问题,如可溶性多硫化物中间体的穿梭效应、锂枝晶生长以及锂硫电池在使用过程中的热稳定性和安全性等. 设计开发多功能涂层隔膜是改善锂硫电池上述不足的有效策略之一,在本综述中,详细论述了锂硫电池多功能涂层隔膜的研究进展. 包括聚合物材料、碳材料、氧化物材料、催化纳米粒子改性的功能化涂层隔膜及增强电池热稳定性、安全性的特种功能隔膜,对其作用特性进行了系统分析,并对未来研究发展提出展望.     

拓扑结构高分子的高效“点击”合成

树枝状、梳形、超枝化、星形、及H形等支链结构和环形、多环形等结构的拓扑高分子具有不同于直链结构高分子的独特性能,是一类在材料改性、纳米科技和生物医药等领域有着重要应用前景的新型功能性聚合物材料,日益受到人们的重视,但其复杂的结构导致它们的合成非常繁琐并因此束缚其实际应用.具有定量、快速、高效和高选择性、反应条件温和、产物单一、易于分离等特点的点击反应(click reaction)的应用极大地推动了拓扑结构高分子合成方法的发展.本文就炔/叠氮1,3-偶极环加成反应(CuAAC)、硫醇-烯/炔、胺-丙烯酸酯、Diels-Alder环加成等点击反应应用于树枝状、超枝化、环形、星型等拓扑结构高分子的合成做一简要介绍,并提出了进一步的研究方向.     

圆偏振热活化延迟荧光材料及其器件的研究进展

圆偏振热活化延迟荧光材料具有分子结构易修饰、激子利用率高及圆偏振发光等特点,在光学信息存储、3D显示、发光器件和数据加密等领域具有广阔应用前景.利用此类材料作为发光层制备的圆偏振有机发光二极管,能够同时实现高发光不对称因子和理论上达100%的激子利用率,对发展低功耗和高性能有机发光二极管至关重要.近年来,通过不断的分子结构设计与优化,该类材料在有机发光二极管中的电致发光效率不断提高,但是仍然存在不对称因子低及效率滚降严重等问题.基于此,整理了目前已报道的圆偏振热活化延迟荧光化合物,重点讨论了其分子结构设计与光物理性质、圆偏振特性以及电致发光性能的关系规律,并对高性能圆偏振热活化延迟荧光材料的制备及其在有机发光二极管中的应用进行了展望.     

丙烯酸酯/环氧的自由基/阳离子同步光聚合混合体系的研究

科学技术的进步,对新材料的要求逐步向着多功能和高性能的方向发展,单组分材料已难于满足这种要求,在高分子材料方面,人们采用了共混、接枝、嵌段等方法以达到改善和提高性能的目的。感光性高分子是一类很重要的功能材料,至今,大部分采用自由基聚合方式制备。近年来,阳离子引发体系发展很快,特别鎓盐光引发体系受到很大的重视,发展迅速。     

多维度信息记录与再现技术的进展

随着信息技术的高速发展和大数据时代的到来,有效存储和管理海量数据的要求对数据存储技术提出了严峻挑战。光存储技术在能耗、容量、成本、寿命、安全等方面的优势,使其正逐渐成为未来数据存储的主流技术。本文围绕光存储技术的维度展开论述,纵向介绍了几种常用的光存储技术。目前以光盘为代表的二维面存储技术,存储容量已接近其理论存储极限（23.5 GB/disc）;以双光子吸收技术、全息存储技术为代表的三维体存储技术,其存储容量相较二维存储技术提升了2~4个数量级;五维存储技术进一步扩展了数据存储的维度。可以预见,未来光存储技术会在大存储容量、超高存取速度、高性能存储材料、多维度存储技术等方面取得突破和进展。     

全色光致聚合物的全息记录 特性及应用研究

优选亚甲基蓝、曙红Y、吖啶橙分别作为红敏、绿敏、蓝敏光敏剂,制作出全色光致聚合物全息记录材料.全息记录特性测量表明,该材料在红、绿、蓝三基色激光记录下均具有大于90%的衍射效率和较高的感光灵敏度(70 mJ/cm²).开展了该材料的角度复用、波长复用全息存储实验,在材料的同一位置处分别以不同参物光夹角及不同记录波长成功存储了多幅全息图,且再现图像清晰明亮,相互之间无明显串扰,表明该材料具有良好的全息记录性能及应用价值.     

有机和杂化阻变材料与器件

阻变存储器具有功耗低、微缩性好、可大规模三维堆积、与互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺兼容等诸多优势,可以满足高性能信息存储的关键要求。采用有机及杂化阻变材料作为存储介质构建器件,通过分子设计及合成策略不仅可实现器件的轻量化和柔性集成,还可以灵活地调控分子的电学特征以及器件的存储性能。本文全面综述了有机及杂化阻变材料与器件的最新进展,特别关注它们在电学性能调控和柔性存储性能方面的设计原则,并对有机及杂化阻变材料与柔性存储器件的当前挑战及未来发展前景进行了讨论。     

新型全息用光致聚合物的研究

研制了一种新型全息用光致聚合物材料,其成膜树脂为胺固化环氧体系,全息记录组分为光引发自由基聚合体系.用新合成的高效光敏染料DEAMC做光敏剂,通过配方调整,制备了一系列的样片,以457 nm的蓝光为记录光,632.8 nm的红光为探针光,研究了样片的衍射效率、灵敏度、折射率调制度等全息性能.结果表明,通过调整材料的配方组成、各组分的含量及样片的膜厚等因素,可以优化样片的全息性能.对样片的信噪比损失(LSNR)测试结果表明,在全息存储的曝光量范围内对样片曝光引起的图像信噪比损失仅有0.40 dB,说明样片的光学质量高,在全息存储上将具有很好的应用前景.     

共轭烯酸与聚乙二醇缩合反应研究进展

聚乙二醇不饱和酸酯是一类重要的高聚物单体,其与其他单体接枝共聚也可合成多功能化的高分子聚合物.主要综述了聚乙二醇与丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸等共轭烯酸缩合反应的研究进展,并对其发展进行了展望.     

基于甘油三酸酯的高分子材料Ⅱ.乙烯基聚合物等及复合材料、杂化材料

甘油三酸酯是一种可再生资源,可以从向日葵、棉花、亚麻籽等植物中提取得到。基于甘油三酸酯制造高分子材料可通过许多方法,如缩合反应、自由基反应、阳离子聚合反应等。文章是"基于甘油三酸酯的高分子材料Ⅰ.聚酯和聚氨酯"的续篇,综述乙烯基聚合物等及复合材料、杂化材料的研究进展。     

非易失性D-A型高分子信息存储功能材料的研究进展

随着电子工业的迅猛发展,诸如个人电脑、手机、数码相机和媒体播放器等信息技术设备已成为人们日常生活中不可缺少的一部分。无论从技术角度还是从经济角度来考虑,对新型信息存储材料和器件的研发已成为电子行业急需解决的问题。由于聚合物的电子性质可以通过分子设计和合成等手段调控或剪裁,2005年国际半导体技术发展蓝图(ITRS)将聚合物存储器视为新型存储器件。与硅存储器相比,基于高分子存储材料制作的存储器具有材料结构多样、成本低、易加工、柔韧性好、可大面积制作(可通过旋涂或喷墨打印,在塑料、玻璃、互补金属氧化物半导体(CMOS)混合集成电路上面进行加工)、响应快、功耗低、高密度存储等优点,在信息存储以及高速计算领域有着非常广泛的应用前景。本文综述了高分子阻变存储器的基本概念和工作机制及近年来具有推-拉电子结构特征的高分子信息存储材料的设计、合成和器件性能的研究进展,以及存在的亟待解决的问题和未来的发展方向。     

新型铁电极化拓扑结构构筑及其原子尺度结构特性

<正>铁电材料的自发电极化可以被外场调控翻转,在信息存储和逻辑器件等领域具有巨大应用前景。基于铁电极化的量子材料构筑可实现挠曲电效应、界面电导与超导效应、铁电畴壁电导效应与铁电场效应等钙钛矿氧化物传统与新型界面性能的有效调控,赋予低维钙钛矿氧化物超晶格众多大于简单1+1的新颖性能,为设计多功能、高性能及小型化的电子器件提供新的广阔空间。