多相高分子体系的界面流变研究进展

摘要:多相高分子体系由不同聚合物组成,因其能够综合不同组分的性能特点,并且展现出一定的多相结构优势,在实际工业生产中已被广泛应用。多相高分子领域的研究热点之一是微观相形貌结构与材料宏观流变行为和机械性能之间的关系,尤其考虑到相间界面性质对多相体系结构- 性能调控具有重要意义,近年来多相高分子体系的界面流变行为研究也备受关注。本文总结了该方向的最新研究进展,首先阐述包括界面滑移、扩散、反应和增容等常见界面现象及其宏观流变行为特征,其次介绍界面流变性能的表征方法,如直接测量、流变模型预测和多层结构间接测量等,最后强调界面流变在多相体系结构-性能调控中的重要性,特别是在共混体系形貌稳定、相转变和多层共挤出界面流动稳定等方面的应用,并对界面流变研究面临的挑战和未来趋势进行展望。

含氟环氧树脂的构筑、结构调控与性能

摘要:近年来,随着现代科技在航空航天、电子信息、深海工程等领域的快速发展,对极端环境(高温、高湿、强腐蚀、高频电场等)下服役材料的综合性能要求日益严苛,而传统环氧树脂存在耐热性不足、化学稳定性有限等固有局限,为此通过精准的分子设计与结构调控,将氟原子或含氟基团引入环氧树脂体系,开发出一系列具有优异耐热性、低介电常数及高化学稳定性的含氟环氧树脂。该类材料在保留环氧树脂高机械强度与良好附着力的基础上,凭借C—F键的高键能与氟原子的强电负性,显著提升了其在高温、高湿、强腐蚀与高频电场等极端环境下的综合性能。本文从含氟环氧树脂的构建方法及氟化改性机制出发,依据氟引入方式的不同,系统综述了化学改性、物理共混与表面氟化等策略对其聚集态结构、界面特性与性能的影响规律,梳理了各类含氟环氧树脂在重防腐涂层、高频电子封装、极端环境复合材料等领域的应用与研究进展,并进一步探讨了当前其在成本控制、性能平衡与环境适应性等方面存在的问题,最后展望了该材料在绿色合成、智能响应及高通量设计等方向的发展趋势与挑战。

有机发光晶体管的关键材料和器件研究

摘要:有机发光晶体管(organic light-emitting transistor, OLET)是一种变革性的小型化有机光电器件, 其在同一器件中集成了场效应晶体管和发光二极管的两种器件功能, 在材料的基础物性研究、新型柔性显示/照明、有机电泵浦激光以及片上集成光电子器件等方面都具有着重要的研究意义. OLET 独特的器件结构及工作模式使其对核心的关键材料和器件制备提出了新的要求, 而高性能OLET 器件的构筑需要从材料和器件两个方面同时进行优化与改善. 近五年作者课题组和合作者在全面调研和分析OLET 领域整体研究背景和存在基本科学问题基础上, 聚焦于高迁移率发光有机半导体关键材料的开发和高效OLET 器件(线光源和面光源发光模式)的构筑两个方面开展了初步的探索性研究, 发展了系列特别是基于蒽和芴的高迁移率发光/激光有机半导体材料, 构筑了高性能的单组分有机单晶OLET 器件和新型平面OLET 面光源发射显示器件, 为进一步推动OLET 及其相关领域发展奠定了重要的材料和器件研究基础.

共价有机框架的设计及其在催化C—H 活化领域的应用进展

摘要:共价有机框架(COFs)作为新兴多孔材料, 因其独特的可设计性、较高的孔隙度和结晶度以及可修饰的孔道环境,有望成为催化领域中一种重要的催化剂. 近年来, 随着对COFs 材料研究的逐渐深入, 人们对其结构设计更为多样化,逐渐探索出多种有关COFs 材料的构建策略, 使其在催化领域中展现出非凡的应用前景. 因此, 从COFs 材料的基本结构出发, 全面地讨论了常见的构建策略, 并列举部分COFs 材料在C—H 活化领域的实际应用, 详细介绍其在这些反应中的催化机理. 最后, 讨论了COFs 材料当前在催化领域面临的问题与困境, 期望为COFs 材料在催化C—H 活化领域未来的发展提供有益指导.

氢键有机框架(HOFs)及其应用进展综述

摘要:多孔功能材料在气体储存、生物制药及环境科学等领域受到越来越多的关注。其中,由有机或金属-有机骨架通过分子间氢键自组装而成的氢键有机框架(HOFs)具有结构明确有序、合成条件温和、功能性负载容易等优势,因而受到广泛的重视。HOFs 可以通过合理选择有机框架分子和调整氢键基序设计定制满足不同应用需求的结构。HOFs 中的氢键键能弱于金属有机骨架(MOFs)和共价骨架(COFs)中的共价键和配位键,但它依然具有类似于MOFs和COFs的灵活组装特性,这激发了各领域研究者们的兴趣。本文主要介绍了以二氨基三嗪(DAT)、羧酸(−COOH)、磺酸(−SO3H)和吡唑(C3H4N2)为代表的4 种典型 HOFs的合成方法和原理,并从应用角度出发讨论HOFs在气体分离、多相催化、电化学应用等领域的最新应用进展,重点关注其在应用稳定性、质子传导、催化、离子筛分及电化学储能方面的表现。此外,本文还综述了当前HOFs 在应用方面的机遇和挑战,为拓宽功能性拓扑多孔材料的应用领域提供有效的参考。

共价有机框架的设计及质子传导性能研究进展

摘要:质子交换膜燃料电池(PEMFCs)通过氢氧电化学反应直接将化学能转化为电能, 为高效清洁能源转化提供了重要的途经. 质子交换膜作为PEMFC 的核心功能组件, 通过定向传导质子实现电化学能的连续转换, 对电池性能具有决定性的作用. 共价有机框架(COFs)作为一种新型有机多孔材料, 具有高度结晶性、有序的多孔排列、功能可修饰性、结构可调性以及较高稳定性, 作为质子交换膜具有潜在的优势. COFs 可功能修饰的骨架可以定制质子传导功能位点,规整的孔道可以限域容纳多种质子载体/供体, 周期性分布的孔结构可以构建连续稳定的质子传输通道, 在含水/无水质子传导中均发挥出巨大的作用. 本文系统综述了近年来COFs 材料的设计与质子传导性能研究进展, 重点讨论了COF 骨架功能化设计、孔内限域和孔结构调控三种策略对质子传导性能的提升与传导机制解析, 并展望了该领域未来发展方向.

高性能高分子材料体系自立自强发展战略研究

摘要:高性能高分子材料具有高强高模、高绝缘、耐腐蚀、耐辐照或绿色低碳等特点,是保障国家安全和国民经济发展的战略性材料之一,广泛应用于航空航天、电子电器、生物医疗等重要领域。本文系统梳理了高性能树脂及工程塑料、有机纤维、生物基树脂及可降解材料、特种橡胶及弹性体四大类高性能高分子材料中的重点品种,分析了国内外重点品种的发展现状和特点。研究发现,目前我国在高性能高分子材料方面已建立起比较完备的化工原料-合成-加工改性-制品应用上下游产业体系,但同时也存在关键原料保障不足、产品应用开发有待拓展等问题。在此基础上,从加强技术创新、推进关键原料保障、组建创新联合体等方面提出对策建议,以期为我国高性能高分子材料体系发展提供参考。

耐温高分子纳滤膜研究进展

摘要:耐温高分子纳滤膜在较高操作温度下具有稳定的分离性能,可应用于化纤、医药和食品等领域的分离纯化过程。本文总结了部分商品化纳滤膜的主要指标包括产水量、截留率和最高使用温度,综述了耐温高分子纳滤膜的制备方法、材料特性和应用领域等方面的最新进展。重点介绍了如何通过制备耐温基膜、设计合成新型分离层、引入纳米材料、增强界面反应以及调控界面聚合条件等策略来增强高分子纳滤膜的热稳定性。最后,对耐温高分子纳滤膜的研究进行了总结和展望。

类胶原蛋白多肽:从结构设计到性质调控

摘要:胶原蛋白具有独特的三螺旋结构,是哺乳生物体内重要的结构和功能性蛋白. 类胶原多肽(CMPs)可模拟天然胶原蛋白结构和功能,具有结构明确、易于调控等优点,可通过固相合成或基因工程制备. 本文综述了CMPs 研究进展,重点探讨其结构设计、性质调控及应用潜力;深入分析序列结构对CMPs稳定性的影响;介绍了在CMPs结构设计中,基于GPO序列衍生以及部分氨基酸替换等策略. 最后展望了类胶原蛋白聚氨基酸的发展前景,提出通过高分子聚合方法解决CMPs工业化量产难题.

聚氧化乙烯降解行为的研究进展

摘要:聚氧化乙烯(PEO) 是一种水溶性高分子,具有增稠、缓释、润滑、分散、保水等性能,被广泛应用于食品、医药、化工、能源电池等领域。然而,由于PEO 分子链上醚氧键的键能较低,在加工和使用过程中易受外部因素的影响,导致键断裂,进而引发PEO 分子量的下降,严重限制了PEO 的加工条件以及最终产品的性能与使用寿命。本文基于目前对于PEO 材料的性能要求,综述了近年国内外对于PEO 降解的研究进展,重点介绍了目前PEO 在热、辐照、机械应力和超声条件下的降解行为与机理。此外,还介绍了预防PEO 降解的措施,结合案例讨论了各种措施的预防降解机制并对相关领域未来的发展方向进行了展望,为PEO 的生产和加工提供了有益的参考。