摘要：以嵌段共聚物为前驱体,通过直接热解聚丙烯腈嵌段苯乙烯（PAN-b-PS-b-PAN）制备新型纳米多孔炭材料。炭材料制备依赖于嵌段共聚物分子的设计,而分子量可控、分布范围较窄的嵌段共聚物则通过可逆加成链转移（RAFT）聚合方法合成。所制炭材料不仅具有较高的比表面积（950 m^2·g^-1）,且在2～4 nm的介孔范围内孔径得到良好的控制。此外,作为电极材料在2 mol/L KOH电解液中表现出高的比容量（185 F·g^-1,电流密度为0.625 A·g^-1）,且显示较好的循环寿命,经10 000次循环后,能够保持初始比容量的97.5%。通过不同分子量聚合物的设计,制备结构新颖的多孔炭材料,可应用于高性能超级电容器。

摘要：嵌段共聚物自组装是制备结构可控的聚合物微球的重要途径之一.聚合物微球的性能与其形状、表面结构和内部结构密切相关.因此,发展微球有序结构调控方法,实现特定形状与结构的微球的制备,对聚合物微球的发展具有重要意义.空间约束效应可以减少嵌段共聚物体系的亚稳态数量和组装材料的结构缺陷.因此,嵌段共聚物在受限条件下的自组装是获得尺寸均一、结构规整聚合物微球材料的有效手段之一.本专论从嵌段共聚物微球的结构设计出发,总结了近年来通过三维受限组装制备聚合物微球的研究进展,重点介绍了微球表面形貌及内部结构的调控方法与机制.结合微球在功能载体、光学材料等方面的应用,深入分析了高分子微球结构对其性能的影响规律.最后,指出了该领域未来发展所面临的关键问题和重要挑战.

摘要：聚合物共混体系(又称聚合物合金)兼具其相应组分的均聚物和共聚物的多种特征,甚至具有新的理想性能,从而成为了一种具有极高经济价值的新材料.该材料的研发极大地丰富了高分子物理学、高分子化学和材料学的研究内容,拓宽了聚合物材料在现代工业中的应用,同时把聚合物材料研究推向了交叉科学的前沿.均聚物/嵌段共聚物/均聚物体系作为经典的三元聚合物共混体系,对其进行深入地研究,不仅可以促进人们对高分子科学中重要问题的理解,而且可为新型嵌段共聚物增容剂的改良和设计提供理论依据.近年来,有关聚合物共混体系的实验、理论和计算机模拟工作很多,并且取得了较大的进展,但是相关综述较少.本文以均聚物/嵌段共聚物/均聚物体系为例,综述该领域的基本概念和发展历史,并着重介绍两嵌段共聚物增容剂对该三元共混体系相行为和界面性质的影响.此外,还介绍了这一领域的关键科学问题、发展前景和研究方向.

摘要：嵌段共聚物由于其在纳米尺度的自组装能力,通过在薄膜中的自组装可以得到特征尺寸小于10nm的周期性图形结构,近年来被广泛研究。导向自组装(Directed Self-Assembly,DSA)充分利用了嵌段共聚物在薄膜中进行自组装的优点,将"自下而上"的嵌段共聚物薄膜自组装技术和"自上而下"的光学光刻或电子束光刻等制备导向图形的技术结合起来。嵌段共聚物通过分子设计可得到层状、柱状、孔洞状等形貌多样的纳米结构。光刻模板表面的化学不均匀性使得嵌段共聚物和基底表面之间的相互作用可控,从而引导嵌段共聚物薄膜在一定的空间取向上定向排列。目前在导向自组装中常用的两种方法有直接在基底表面通过光刻制得前图形模板的制图外延法(几何控制)和基于对光刻模板表面进行化学修饰比如在模板表面接枝上一层中性层材料,从而通过化学诱导实现嵌段共聚物的定向自组装的化学外延法(化学控制)。导向自组装技术通过对微相结构的裁剪、表面修饰和尺寸控制,可以得到特征尺寸更小、密度更大、有序性更好的纳米图形,正逐渐成为最有前途的先进光刻技术方法之一。

摘要：以酚锂作为副反应抑制剂,以正丁基锂或1,1-二苯基乙烯盖帽的正丁基锂为引发剂,通过顺次添加单体的方法,合成了结构明确的聚异戊二烯-b-聚甲基丙烯酸甲酯(PI-b-PMMA)和聚甲基丙烯酸正丁酯-b-聚甲基丙烯酸甲酯(PBMA-b-PMMA)2种嵌段聚合物.嵌段聚合反应中甲基丙烯酸甲酯(MMA)的转化率均高于90%,通过核磁图谱计算的链节摩尔比与理论设计值吻合.PI-b-PMMA和PBMA-b-PMMA的分子量分别达到4×104和1.6×104.在环己烷中,通过顺次添加单体的方法,合成了结构明确的聚苯乙烯-b-聚异戊二烯-b-聚甲基丙烯酸甲酯(PS-b-PI-b-PMMA)三嵌段共聚物,各单体的转化率均达到100%,并且产物中的链节摩尔比和理论设计值一致,最终产物的分子量达到7.4×104,分子量分布仅为1.28,为极性三嵌段热塑性弹性体以及有机玻璃透明增韧剂的工业化奠定了基础.

摘要：采用2-氯-2,4,4-三甲基戊烷或对二枯基氯为引发剂和TiCl4或FeCl3为共引发剂,引发异丁烯(IB)可控/活性正离子聚合与官能端基转化,设计合成不同分子量及窄分子量分布的端基官能化聚异丁烯,如双端烯丙基溴官能化聚异丁烯(Br-PIB-Br)或双端烯丙基胺官能化聚异丁烯(H2N-PIB-NH2).采用烯丙基溴/高氯酸银体系引发四氢呋喃(THF)开环聚合,合成聚四氢呋喃活性链(PTHF+).进一步通过将IB可控/活性正离子聚合与THF可控/活性正离子开环聚合2种方法相结合,设计合成2种新型官能化聚四氢呋喃-b-聚异丁烯-b-聚四氢呋喃(PTHF-b-PIB-b-PTHF)三嵌段共聚物:(1)以上述Br-PIB-Br为大分子引发剂,在AgClO4作用下引发THF活性正离子开环聚合,采用水终止活性链端,设计合成双端为羟基的HO-PTHF-b-PIB-b-PTHF-OH三嵌段共聚物(简称:FIBF-OH);(2)以上述合成的PTHF+活性链与H2NPIB-NH2链端胺基发生高效亲核取代反应,设计合成中间链段连接点含―NH―官能基团的PTHF-b-HNPIB-NH-b-PTHF三嵌段共聚物(简称:FIBF-NH).在上述三嵌段共聚物中,极性PTHF链段与非极性PIB链段的热力学不相容,导致其呈现明显的微相分离,且微观形态与共聚组成相关.PTHF均聚物易结晶,在上述共聚物中由于PTHF链段单端受限致其结晶性减弱.三嵌段共聚物分子链的中间连接点含―NH―官能基团,具有更强的氢键作用,促进PTHF链段重排并结晶,易形成更紧密的超分子网络结构,导致即使在PTHF链段相对分子量为0.7 kg·mol^-1时仍具有较强的结晶性,且结晶熔融温度明显提高.此外,由于FIBF-NH中形成超分子网络结构,使材料具有优异的自修复性能,材料表面的切痕在常温下10 min后可以完全自愈合.本文设计合成的新型官能化PTHF-b-PIB-b-PTHF三嵌段共聚物兼具有PTHF与PIB的优良性能,在生物医用、智能修复等功能材料领域具有潜在的应用前景.

摘要：嵌段共聚物光刻胶引导自组装是先进制程半导体制造的候选方案之一。第一代嵌段共聚物光刻胶的典型代表是聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯二嵌段共聚物,受限于自身较低的相互作用参数(χ),最小半周期(0.5L0)为11 nm。第二代嵌段共聚物光刻胶的特征是具有高相互作用参数(实现10 nm以下图案化),但是由于两个嵌段的表面能(γ)差异较大,需要引入额外的溶剂退火或者涂层工艺。为了解决上述问题,国内外学者发展了第三代嵌段共聚物光刻胶,不仅具有较高的相互作用参数,还具有接近的表面能(高χ近γ),适用于工业友好的热退火工艺引导自组装。最近,基于材料基因组计划概念,将多种共变特性赋予单一材料的第四代嵌段共聚物光刻胶问世,可以实现高通量合成建立嵌段共聚物库,通过调控χ和χN满足不同的应用场景(0.5L0=4~10 nm),还可以免除热退火工艺中涂覆中性层步骤,简化了工艺流程。本文总结了第三代和第四代先进嵌段共聚物光刻胶的设计,并且对相关领域存在的挑战与机遇进行了探讨和展望。

摘要：嵌段共聚物由于自身嵌段之间的热力学不相容性,容易发生微相分离而形成质子传导通道,并且采用可控活性聚合的方法可设计合成具有特定拓扑结构嵌段共聚物,使之成为最具潜力的一类质子交换膜材料。本文从用于质子交换膜的嵌段共聚物的微相分离热力学理论出发,分析了影响嵌段共聚物微相分离的各类因素,其中包括磺化度、共聚物拓扑结构、嵌段长度、嵌段序列分布、微观聚集结构以及表面形貌等,并对该领域未来的发展做了展望。

摘要：设计合成了一类新型结构的聚环氧乙烷(PEO)大分子链转移剂,调控3-丙烯酰胺基苯硼酸(AAPBA)的可逆加成断裂-链转移(RAFT)自由基聚合,合成得到3种PAAPBA链段长度不同的PAAPBA-bPEO-b-PAABPA3嵌段共聚物.研究了3种聚合物在生理pH值下的凝胶化行为,证明凝胶的形成与PAABPA的长度有关,当该链段较长时,由于PAABPA链段疏水性太强,不能形成稳定的水凝胶.详细研究了聚合物浓度、温度、葡萄糖浓度对凝胶流变行为的影响,证明共聚物浓度越高,形成的凝胶的强度更大,性质上更接近于固体,浓度较高条件下形成的凝胶的转变温度较高.凝胶表现出葡萄糖敏感性,当高葡萄糖存在时,随时间延长,凝胶会发生崩解直至最后溶解.凝胶亲水微区能包载蛋白质FITC-BSA,加入葡萄糖后,FITC-BSA的释放加快.

摘要：通过嵌段共聚物自组装形成"桥连"是制备具有优异力学性能的网络结构的有效途径,具有重要的应用价值.但是,过去的研究工作很少讨论"桥连"对嵌段共聚物自组装行为本身的影响.该研究评论主要总结了最近几年利用"桥连"对嵌段自组装行为进行调控的工作进展.作者设计了BABCB三组分线性多嵌段共聚物,当其自组装形成二元"介观晶体"(球、柱)结构时,中间B嵌段连接A和C相区(嵌段聚集成的"大原子"),自然地形成桥连;减小中间桥连B嵌段的相对长度,就可以增加其拉伸程度,从而降低介观晶体的配位数;另外,两个末端B嵌段的相对长度可以直接调控A和C"大原子"之间的相对配位数.基于这两个机理,自洽场理论计算预测了各种配位数相等和不相等的二元介观晶体结构.进一步,将"拉伸桥连"概念拓展到AB型嵌段共聚物体系中,并且通过多臂星型嵌段共聚物分子结构中的"组合构型熵效应"在AB型嵌段共聚物中形成高比率的桥连构型,使传统的六角柱状结构转变为了四配位的四方柱状和三配位的石墨烯类柱状结构.未来,在ABC三组分嵌段共聚物体系的设计中引入拓扑结构以及使用共混等方法,有望在介观尺度重铸大多数已知的原子/离子二元晶体结构,甚至超越原子/离子晶体结构.