高分子材料前沿研究成果精选【第3期】
本篇汇总将带大家阅览近期各类高分子材料的最新研究进展。
1、Adv. Mater.：用于表面增强拉曼光谱学的金纳米粒子
近日，来自伦敦大学电子电气工程系的Tao Li博士和丹麦滚球体育 大学的Anja Boisen教授（共同通讯作者）等人使用晶片级嵌段共聚物平版印刷术来制造用于表面增强拉曼光谱学（SERS）的宏观均匀和高度敏感的基底。基底由金纳米粒子组成，纳米粒子可以滑动并且聚集在致密的可回收的氧化铝/硅纳米复合体上。而在完成表面增强拉曼光谱学（SERS）分析之后，可以通过一步简单的湿法蚀刻工艺完全除去基底上的金纳米粒子，使纳米环境得以循环利用，而不会影响其性能。这项研究结果表明，在可再生纳米材料基板上滑动的金纳米粒子可用于高品质的SERS光谱分析中，在未来的发展中极具应用前景。
文献链接：Gold Nanoparticles Sliding on Recyclable Nanohoodoos—Engineered for Surface-Enhanced Raman Spectroscopy.（Adv. Mater.，2017，DOI:10.1002/adfm.201704818）
2、Adv. Mater.：用于柔性、透明和一次性有机电子器件的新型环保型淀粉纸
近日，来自韩国岭南大学化学工程学院的Se Hyun Kim教授和国立韩巴大学的Hwa Sung Lee教授（共同通讯作者）等人开发出了一种环保的生物降解淀粉纸，这种淀粉纸可应用于新一代一次性有机电子产品中而不需要相应的平坦化层。研究人员使用极少量0.5wt%的聚乙烯醇（PVA），与淀粉结合的某种聚合物以及5wt%的与PVA结合的交联剂通过淀粉糊化形成上述淀粉纸。这个过程减少了合成材料的添加。所制备的淀粉纸在反复运动的条件下依然能够表现出显著的机械强度和稳定性。该研究使开发可生物降解的绿色电子产品成为了可能。
文献链接：Novel Eco-Friendly Starch Paper for Use in Flexible,Transparent, and Disposable Organic Electronics.（Adv. Mater.，2017，DOI: 10.1002/adfm.201704433）
3、Nat. Commun.：供体-π-受体共聚物中的超快桥平面化作用驱动分子内电荷的转移
近日，来自印度塔塔基础研究所的Jyotishman Dasgupta（通讯作者）等人发现供体-π-受体共轭聚合物是制备具有高转换效率有机太阳能电池的物质基础。研究人员推测在供体-π-受体骨架中通过在光激发条件下的分子内电荷转移引起大偶极矩的改变，从而促进了有效电荷载流子的产生。然而，驱动超快电荷转移步骤的主要结构变化仍然难以捉摸，从而限制了这种共聚物合理结构的功能相关性。而研究人员的这项工作为制造高能效的有机光伏电池开辟了基于动力学的指导方针。
文献链接：Ultrafast bridge planarization in donor-π-acceptor copolymers drives intramolecular charge transfer.（Nat. Commun.，2017，Doi:10.1038/s41467-017-01928-z）
4、Nano Lett.：石英层上的层状嵌段共聚物薄膜
近日，来自美国布鲁克海文国家实验室的Kevin G. Yager（通讯作者）等人研究发现超薄（约几十纳米）层状嵌段共聚物（l-BCP）薄膜的无模板定向自组装技术与新一代纳米电子器件的制备具有很大的技术关联性。研究人员在石英衬底上制备了100nm厚的聚苯乙烯和聚（甲基丙烯酸甲酯）（PS-b-PMMA）嵌段聚合物的薄膜，并且没有发现PMMA嵌段聚合物润湿层的形成也未对石英表面或系统进行任何改性。这一研究对新一代纳米电子器件的制备极具指导意义。
文献链接：Through-Thickness Vertically Ordered Lamellar Block Copolymer Thin Films on Unmodified Quartz with Cold Zone Annealing.（Nano Lett.，2017，DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b04028）
5、Adv. Energy Mater. ：用D1-A-D2-A型无规三元聚合物制备的高性能聚合物太阳能电池
近日，来自韩国科学技术研究所的Hae Jung Son（通讯作者）等人利用2,2'-联噻吩和不同比例的5,6-二氟-4,7-双（噻吩-2-基）-2,1,3-苯并噻二唑等原料制备了D1-A-D2-A型无规三元聚物。研究人员发现将小比例的FBT（5,6-二氟-2,1,3-苯并噻二唑）引入到聚合物中不仅可以保持D-A共聚物FBT-Th4的高结晶度和良好的面取向而且可以改善BHJ膜的纳米级相分离。研究表明，这种无规三元共聚物可用于大面积BHJ 有机光伏器件（OPVs）的开发并且该研究对适合于大规模印刷技术的聚合物的开发也提出了相应的指导原则。
文献链接：High-Performance and Uniform 1 cm2 Polymer Solar Cells with D1-A-D2-A-Type Random Terpolymers.（Adv. Energy Mater.，2017，DOI: 10.1002/aenm.201701405）
6、Adv. Funct. Mater.：聚（亚芳基哌啶）氢氧化物离子交换膜的合成，碱稳定性和电导率
近日，来自瑞典隆德大学化学系的Patric Jannasch（通讯作者）等人制备了一系列不含任何碱敏感的芳基醚键或苄基位点的聚（亚芳基哌啶）（PAPipQ），并作为碱性燃料电池的阴离子交换膜（AEM）。研究人员们发现模型化合物4,4-二芳基哌啶鎓具有优异的碱稳定性，然后他们通过在三氟甲磺酸中的超亲电活化作用，在N-甲基-4-哌啶酮和二或三联苯的缩聚反应中合成中等分子量的聚（亚芳基哌啶）。研究结果表明，PAPipQs在没有侧链N-烷基链结构时能够很容易的从单体中有效地制备并表现出良好的碱性稳定性和OH-电导率。
文献链接：Poly(arylene piperidinium) Hydroxide Ion Exchange Membranes: Synthesis, Alkaline Stability, and Conductivity.（Adv. Funct. Mater.，2017，DOI: 10.1002/adfm.201702758）
7、Adv. Funct. Mater.：有机铁电隧道结中隧道电阻与开关稳定性的电极依赖性
近日，来自芬兰阿尔托大学理学院的Sayani Majumdar和Sebastiaan van Dijken（共同通讯作者）等人研究发现铁电隧道结（FTJ）可应用于非易失性存储器和基于忆阻器的计算电路中。而迄今为止，大多数的研究都集中在具有钙钛矿氧化物铁电隧道势垒的FTJ上。研究人员探究了具有旋涂铁电共聚物P（VDF-TrFE）隧道势垒的FTJ的性能，他们发现这种有机FTJ具有良好的电阻保持性和高达380K的开关耐受性，而这一温度仅仅低于P（VDF-TrFE）势垒的铁电居里温度。研究人员的这种通过旋涂，中等操作电压（> 1V）以及与多种（半）导体电极材料相兼容的铁电P（VDF-TrFE）共聚物制备的高质量薄膜为FTJ和硅以及其他功能材料的整合提供了应用前景。
文献链接：Electrode Dependence of Tunneling Electroresistance and Switching Stability in Organic Ferroelectric P(VDF-TrFE)-Based Tunnel Junctions.（Adv. Funct. Mater.，2017，DOI: 10.1002/adfm.201703273 ）
8、Adv. Mater.：高能量密度聚合物-纳米复合材料的高通量相场设计
近日，来自美国宾夕法尼亚州立大学的王建军博士和清华大学的沈洋副教授（共同通讯作者）等人研究发现击穿强度和路径显著取决于纳米复合材料的微观结构，而具有特定微观结构的聚合物纳米复合材料的预测击穿强度与现有的实验测量结果一致。基于高通量计算，研究人员设计了PVDF-BaTiO3纳米复合材料的夹层微观结构，即上下层填充平行纳米片，中间层填充垂直纳米纤维的结构。这种复合材料的能量密度是纯PVDF聚合物的2.44倍。该工作为合成高性能且具有新型微结构的高分子纳米复合材料提供了相关依据。
文献链接：High-Throughput Phase-Field Design of High-Energy-Density Polymer Nanocomposites.（Adv. Mater.，2017，DOI: 10.1002/adma.201704380）
本文由材料人编辑部高分子学术组Andy供稿，欧洲足球赛事 编辑整理。
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