聚合物納米結構的案例
基于COMSOL的空間調制電場誘導聚合物微納米結構成型
聚合物微納米結構由于獨特的物理和化學功能而受到越來越多的關注，可以廣泛應用于微流控、有機光電子、生物檢測等方面。在聚合物微納米結構制造方法中，空間調制電場誘導聚合物流變成形技術由于在材料普適性、結構均勻性等方面的獨特優勢，獲得了學術界的關注。“空間調制電場誘導聚合物流變成形”工藝采用結構化導電模板與涂覆有聚合物薄膜的導電襯底作為對電極，形成誘導模板/空氣/聚合物/導電襯底的多層結構。電極對之間施加電壓后，因模板結構的調制，在空氣-聚合物界面處形成隨空間位置變化的電場。這種“空間調制電場”產生的 Maxwell 應力張量驅動聚合物朝向誘導模板運動，形成具有一定形貌或尺寸的聚合物微納米結構。
數值模擬：針對目前線性穩定分析方法在空間調制電場誘導聚合物流變成形方面的不適用性，本章兼顧微納米尺度效應，建立了基于電流體動力學的兩相流動力學模型，并從力學分析角度出發研究了聚合物在空間調制電場作用下的流動成形機理，探討了成形過程中電場與聚合物流場間的耦合關系，深入理解空間調制電場誘導聚合物流變成形的本質原因。
兩相流動力學模型 ：由于聚合物復形過程中誘導模板與導電襯底的固定性，聚合物誘導流變過程的動態演變可歸結于外加電場作用下聚合物氣液界面的動態追蹤，在此，采用兩相流模型描述氣液界面形貌的演變狀態。在描述空間調制電場誘導聚合物流變行為中，需要解決的關鍵問題為：（1）電場與流場的耦合，即電場如何對流場產生作用力，流場如何影響電場分布；（2）準確的追蹤氣液界面，即如何展現電場誘導聚合物流變成形的動態過程。
展開 東北林大陳文帥教授和中科院納米能源所楊亞教授等綜述：基于生物聚合物納米纖維的納米發電機研究進展
近年來，人們期望開發出綠色環保、可持續的新型聚合物材料，為優化納米發電機的結構和性能提供新思路。從自然界的生物中開發出來的聚合物納米纖維，由于其獨特的納米結構、性能、可再生性和豐富性，已經逐漸成為能源領域中的一類新興構筑單元材料。近日，東北林業大學陳文帥教授和中國科學院北京納米能源與系統研究所楊亞教授等總結了生物聚合物衍生納米纖維基納米發電機的研究進展，撰寫了題為“Biopolymer Nanofibers for Nanogenerator Development”的綜述型文章，發表在Research上（DOI: 10.34133/2021/1843061）。
納米發電機是美國佐治亞理工學院王中林院士團隊最早提出的通過收集環境中的微機械能轉化為電能的供電裝置。與其他發電裝置相比，納米發電機具有一些明顯優勢，如：獨特的微型化、可持續供電、不依賴外部能源、靈活的結構設計和組裝、多樣的材料選擇等。隨著全球對納米發電機領域研究興趣的快速增長，納米發電機的材料選擇和制造技術受到了廣泛關注。生物聚合物納米纖維作為由樹木、竹子、螃蟹、蝦、蜘蛛和蠶等生物合成的天然聚合物納米材料，繼承了生物材料的許多優點，如來源豐富、優越的力學性能、生物相容性、生物降解性、可再生性等，同時還展現出獨特的納米結構和性質，已被用來開發多種不同類型的納米發電機（圖1）。
圖1 生物聚合物納米纖維的制備、塊體材料構筑與納米發電機開發
首先，文章介紹了從不同生物原料制造聚合物納米纖維的有效策略，以及各種生物聚合物納米纖維的結構和特性。
展開 串聯易位聚合誘導自組裝成納米結構嵌段共聚物及可控三唑二酮改性增強介電性能
【引言】
格拉布催化劑引發的開環易位聚合（ROMP）和易位環化聚合（MCP）是實用、高效的可控聚合技術，其廣泛用于合成各種結構明確的聚合物。由聚降冰片烯鏈段和聚乙炔鏈段組成的嵌段共聚物，就很容易通過一鍋串聯ROMP-MCP合成，并且展現出與商用聚合物電容器薄膜相比較高的介電常數和儲存/釋放的能量密度。這些共聚物能夠自組裝成不同的納米結構，如納米毛細管、空心球納米結構、超螺旋納米管和核-殼納米粒子等，而且導電聚乙炔嵌段是包裹在絕緣聚降冰片烯嵌段中的，有利于制備聚合物分子復合材料以進一步改善介電性能。但是與傳統的有機/無機復合材料相比，多數情況下基于這些自組裝結構的聚合物材料的介電常數仍較低，難以滿足設備的最佳操作要求。為了彌補這一缺陷，一種方法是通過化學修飾將極性分子直接連接到納米結構的表面，以增加偶極子極化而不損壞組裝體內的導電區域。1,2,4-三唑啉-3,5-二酮（TAD）是一種典型的極性分子，然而目前基于TAD的點擊化學反應很少用于修飾自組裝，尤其是全聚合物納米結構。
【成果簡介】
近日，華東師范大學謝美然教授與李亞巍副教授合作，通過串聯ROMP-MCP合成得到嵌段共聚物，該聚合物能夠在選擇性溶劑中自組裝成核-殼納米結構。通過調節TAD進料量可以對嵌段共聚物進行可控修飾，使得在殼中的聚降冰片烯骨架上首先發生TAD與雙鍵的Alder-ene反應，然后在核中帶有五元環的聚乙炔（PA）主鏈上發生級聯Alder-ene和Diels-Alder反應。研究發現，含有不同量的脲唑基團的改性嵌段共聚物展現出增強的介電常數（16.2到20.3）和更低的介電損耗（從0.031 到0.009）。
展開 碳納米管 3D打印納米復合聚合物油墨
為了進一步開發這項技術，研究人員通常會使用碳納米管、石墨烯、金屬納米顆粒和量子點等低維納米材料，使新型3D打印材料能夠適應外部刺激，賦予電導、熱導、磁性和電化學存儲等特性。
密歇根理工大學的機械工程研究人員創造了一種方法，制造出一種使用碳納米管 (CNT) 的3D可打印納米復合聚合物油墨，并具有高拉伸強度且重量很輕。他們希望這種新型墨水可以替代環氧樹脂，邁向大規模使用。研究人員所做的不同之處在于使用聚合物納米復合材料（由環氧樹脂、碳納米管和納米粘土制成）和不犧牲材料功能性的打印工藝。
△圖1.具有不同CNT濃度的環氧樹脂、環氧樹脂-納米粘土和環氧樹脂-納米粘土-CNT納米復合油墨的流變特性。
走在市場之前
盡管聚合物納米復合材料和3D打印產品和服務的市場價值都在10億美元（約64.7億人民幣）左右，但納米材料3D打印的市場價值只有大約4300萬美元（約2.78億人民幣）。而研究領域也尚未全面了解在3D打印過程中對納米復合材料特性的控制，例如形態-特性的關系。
△圖2.使用納米復合油墨的3D打印。
技術瓶頸在于如何理解3D打印過程的宏觀力學與納米復合材料的納米級力學和物理學之間復雜的相互作用。而這項研究旨在通過探索3D打印工藝參數與納米復合打印油墨中納米材料形態之間的關系來尋找問題的關鍵。
△圖3.3D打印的環氧樹脂-納米粘土-CNT納米復合材料的SEM和TEM圖像。
納米墨水的優點
研究人員認為納米墨水的導電性能使打印的環氧樹脂具有作為電線的潛力，無論是在電路板、飛機的機翼中還是在引導血管導管的3D打印致動器。納米復合聚合物油墨的另一個特性是它的強度。
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COMSOL電場力誘導聚合物成型 ￥500
2013-田洪淼-Numerical Characterization of Electrohyd.pdf
聚合物微納米結構由于獨特的物理和化學功能而受到越來越多的關注，可以廣泛應用于微流控、有機光電子、生物檢測等方面。在聚合物微納米結構制造方法中，空間調制電場誘導聚合物流變成形技術由于在材料普適性、結構均勻性等方面的獨特優勢，獲得了學術界的關注。“空間調制電場誘導聚合物流變成形”工藝采用結構化導電模板與涂覆有聚合物薄膜的導電襯底作為對電極，形成誘導模板/空氣/聚合物/導電襯底的多層結構。電極對之間施加電壓后，因模板結構的調制，在空氣-聚合物界面處形成隨空間位置變化的電場。這種“空間調制電場”產生的 Maxwell 應力張量驅動聚合物朝向誘導模板運動，形成具有一定形貌或尺寸的聚合物微納米結構。
數值模擬：針對目前線性穩定分析方法在空間調制電場誘導聚合物流變成形方面的不適用性，本章兼顧微納米尺度效應，建立了基于電流體動力學的兩相流動力學模型，并從力學分析角度出發研究了聚合物在空間調制電場作用下的流動成形機理，探討了成形過程中電場與聚合物流場間的耦合關系，深入理解空間調制電場誘導聚合物流變成形的本質原因。
兩相流動力學模型 ：由于聚合物復形過程中誘導模板與導電襯底的固定性，聚合物誘導流變過程的動態演變可歸結于外加電場作用下聚合物氣液界面的動態追蹤，在此，采用兩相流模型描述氣液界面形貌的演變狀態。在描述空間調制電場誘導聚合物流變行為中，需要解決的關鍵問題為：（1）電場與流場的耦合，即電場如何對流場產生作用力，流場如何影響電場分布；（2）準確的追蹤氣液界面，即如何展現電場誘導聚合物流變成形的動態過程。
展開 用于提高熱管理能力的高導熱且電絕緣的聚合物/氮化硼納米片納米復合薄膜
本文報告使用靜電紡絲，經過簡單折疊和熱壓，制備出高導熱但電絕緣的熱塑性聚合物基BNNS納米復合薄膜，具有簡單性和適應性以用于商業生產。聚偏二氟乙烯（PVDF）用作基體，BNNSs沿聚合物薄膜的面內方向取向和相互連接，使PVDF / BNNS納米復合薄膜在33wt％BNNS負載量時具有超高的面內導熱系數16.3 W/（m·K）。此外，納米復合膜具有比原始PVDF更好的電絕緣性能。通過實驗和模擬，證明了這種納米復合薄膜在電源熱管理中的潛在應用。
【圖文導讀】
圖1 PVDF / BNNS納米復合薄膜的制備方案
圖2 纖維和納米復合材料薄膜的微觀結構或形態圖
a）PVDF纖維的SEM圖像;
具有20wt％（b）和33wt％（c）BNNS的納米復合纖維的SEM圖像;
（d，e）具有33wt％BNNS的納米復合纖維的TEM圖像，d）中的插圖是互連和線性排序的BNNS的模擬形態；
具有33wt％（f）和20wt％（g）BNNS的垂直折疊的納米復合纖維的SEM圖像;
具有33wt％BNNS的納米復合膜的SEM圖像（h）和照片（i）。
展開 北航陳愛華教授課題組在反相雙連續結構聚合物粒子高效制備領域取得新進展
反相雙連續結構聚合物粒子內部具有有序排布的三維孔道，因而具有高的孔隙率和比表面積，在生物醫藥、催化等領域受到廣泛的關注。嵌段共聚物溶液自組裝是一種制備反相雙連續結構聚合物粒子的方法。在coil-coil嵌段共聚物自組裝體系中，組裝體的最終形貌主要由堆積參數（P，P = V/(a0lc)，V和lc分別為疏水部分的體積和疏水嵌段的長度，a0為親水嵌段的面積）決定。只有當P大于1時，粒子的曲率發生反轉，才可獲得反相雙連續結構聚合物粒子。對于傳統的線形嵌段共聚物，提高疏水部分比例使嵌段共聚物具有高度不對稱的嵌段比，從而促使P大于1，是獲得反相雙連續結構的先決條件。通過精確的分子結構設計和組裝條件的匹配與控制，可以直接通過線形嵌段共聚物制備反相結構，但是其相空間狹窄，且影響因素眾多，因而很難實現規模化制備。改變嵌段共聚物的分子構型，進一步增加P值是一種有效制備反相雙連續結構的策略。根據堆積參數P= V/(a0lc)，降低親水嵌段的面積a0，可以有效增加P值，有利于反相雙連續結構的形成。但是，目前為止，鮮有通過改變嵌段共聚物的分子構型使a0降低，從而實現反相雙連續結構的報道。
由單根聚合物鏈組成的聚合物納米粒子，即單鏈聚合物納米粒子（SCNPs），具有超小尺寸（1.5-20 nm）和不同于柔性聚合物鏈的立體特征，近年來受到了科學界的廣泛關注。利用兩親性嵌段共聚物作前驅體，當某一嵌段經過選擇性的折疊收縮，可以形成蝌蚪型的單鏈聚合物納米粒子。該類單鏈聚合物納米粒子結構特殊，與某些天然聚合物鏈（如多肽和蛋白質）類似，能夠作為一類新的組裝基元在選擇性溶劑中進行自組裝。由于特殊的分子構型，它表現出不同于傳統線形前驅體的組裝行為。
展開 用于熱管理的分層導熱聚合物納米復合材料
要實現這些不同的功能，如熱可靠性和電可靠性，就需要合理地設計導熱材料的結構。
02
成果掠影
近期，布法羅大學Shenqiang Ren研究團隊提出了分層導熱納米復合材料，由納米結構陶瓷共形涂層和混合排列的超高分子量聚乙烯纖維組成，可定制電導體的散熱。混合排列的熱界面具有非常理想的各向異性高導熱系數，可達0.98W/mK，介電強度為3.4。此外，電隔熱界面在動態負載條件下表現出高性能和可靠的電氣系統。在相同的電負載下，非均勻陶瓷-聚合物封裝導體的表面溫度比聚合物封裝導體低17.8℃。研究成果以“Hierarchical thermal-conductive polymer nanocomposites for thermal management”為題發表于《Applied Materials Today》。
03
圖文導讀
圖1 a. 由超高分子量聚乙烯（UHMWPE）和陶瓷涂層組成的導熱材料示意圖。(I)排列UHMWPE纖維。（II）陶瓷涂層UHMWPE纖維。（III）異質陶瓷UHMWPE薄膜。（IV）異質薄膜涂層銅線。(V)異質薄膜盆栽銅線。b.熱導率、密度和介電常數圖和典型的聚合物。
圖2 a.UHMWPE涂層銅導線與UHMWPE聚合物鏈方向夾角的銅導線示意圖。b.帶有UHMWPE涂層的銅線的光學圖像。c.UHMWPE涂層銅線的溫度衰減曲線與電流方向和UHMWPE鏈方向的溫度衰減關系。
展開 塑膠材料篇：聚合物的聚集態結構，對聚合物性能的影響
上篇介紹了高分子鏈結構對材料基本性能的影響，但由于聚合物是由許多高分子鏈聚集而成，有時即使相同鏈結構的同一種聚合物，在不同的加工成型條件下，也會產生不同的聚集態，所得制品的性能也會截然不同，因此聚合物的聚集態結構對聚合物材料使用性能的影響比高分子鏈結構更直接、更重要。
聚合物的聚集態指的是高分子鏈之間的排列和堆砌狀態，不同大分子鏈通過分子間的作用力聚集成為聚合物。
一、分子間的作用力類型：
其中，高分子鏈的形成主要靠主價力（化學鍵）；而高分子鏈聚集成聚合物主要靠次價力（分子間的力）。
1、范德華力：沒有方向性和飽和性。
其中，色散力存在于一切分子中，是范德華力最普遍的一種，在非極性分子中，分子間的作用力主要是色散力，如PE、PP、PS。
2、氫鍵：具有方向性和飽和性。
氫鍵的形成條件是一個電負性強、半徑小的原子X與氫原子H形成的共價鍵(X－H)，而這個氫原子又與另外一個電負性強、半徑小的原子Y以一種特殊的偶極作用結合成氫鍵(X－H···Y)。
氫鍵的形成可以是分子內，也可以是分子間。
分子間形成氫的高聚物有聚丙烯酸、聚酰胺等。
二、聚合物的聚集態結構
以上各種分子間的作用力共同其作用才使得相同或不同分子聚集成不同狀態的聚合物，此時的聚合物聚集態結構主要包括分為晶態結構、非晶態結構、液晶態結構和取向態結構。
1. 晶態結構（含晶區和非晶區）
2. 非晶態結構（長程無序，近程有序，均相，各向同性）
3. 液晶態（介于晶態和非晶態之間，物理狀態為液體，又具有晶體的有序性）
4.
展開 納米能源所：用于可穿戴電子器件的自愈合固態聚合物電解質！
此外，固態聚合物電解質中的超分子框架還可以使鋰金屬電池具有靈活性，能應用于可穿戴電子設備。
本文中，作者通過動態交聯亞胺鍵設計并合成了用于柔性固態鋰金屬電池的一種新的聚環氧乙烷基自愈合固態聚合物電解質，這種自愈合固態聚合物電解質具有良好的自愈合能力、優異的力學性能和電化學特性，基于可逆亞胺鍵的動態共價聚合物網絡，通過降低聚合物結晶度顯著改善自愈合固態聚合物電解質的離子導電性，并賦予電解質強粘附性，這有利于電解質與電極之間的有效接觸。所制備的自愈合固態聚合物電解質在25°C下的離子電導率高達7.48×10?4，電化學窗口較寬，極限拉伸應變達到524%，此外，這種電解質材料可以自發地恢復其結構和功能，而無需額外的外部處理。組裝的Li|SHSPE|LiFePO4電池在室溫下具有極好的循環穩定性，循環300周后比容量超過126.4mAh g?1。基于這種特殊的自愈合固態聚合物電解質的相應固態鋰金屬電池在室溫下具有穩定的循環性能，在可穿戴電子器件中具有廣闊的應用前景。
展開 靜電紡絲技術增強金剛石納米片/聚合物復合膜的熱導率
聚合物具有輕質、電絕緣、柔韌性等優良性能，能夠滿足柔性電子新技術發展的需要。然而，聚合物的低固有熱導率限制了它們在電子領域的應用為滿足散熱需求，通常在聚合物中加入填料，以增強聚合物復合材料的導熱性。
傳統混合方法得到的復合材料不僅填料在聚合物中的分布無序，當填料含量較低時不能形成導熱網絡，而且增加了聚合物基體與填料之間的界面熱阻。利用功能化填料降低填料/襯底界面處的熱阻是近年來的研究熱點，但該方法的實際應用受到填料狀態和加工方法的影響。因此，尋找一種有效的方法來提高低填料負載下聚合物復合材料的熱導率仍然是一個具有挑戰性的課題。
靜電紡絲技術不僅操作簡單，而且對纖維的直徑、形態和性質的控制效果好。但是，簡單的單軸靜電紡絲在構建特定結構方面存在局限性，并且難以在低分子量或無糾纏的聚合物溶液中形成纖維。然而，目前很少有研究通過不同噴嘴結構的靜電紡絲來構建獨特的結構，從而提高復合材料的導熱性能。靜電紡絲技術因其在構建連續納米纖維方面的獨特優勢而受到廣泛關注。
02
成果掠影
近期，桂林理工大學陸紹榮教授和中科院寧波材料與工程技術研究所虞錦洪研究員近期在開發高熱導率的熱管理材料取得新進展。
提出采用單軸靜電紡絲和同軸靜電紡絲的方法，制備了不同微觀形貌的單軸聚乙烯醇/納米金剛石片(U-PVA/ND)和同軸聚乙烯醇/納米金剛石片(C-PVA/ND)復合纖維薄膜。這兩種方法都不需要復雜的預處理程序和引入多余的添加劑。結果表明，ND含量為60 wt %的U-PVA/ND和C-PVA/ND復合纖維的導熱系數分別為71.3和85.3 W/(mK)，分別是純PVA纖維膜的171.2和205.1倍。
展開 
南開大學劉陽教授課題組在仿抗體聚合物納米顆粒上取得新進展
聚合物納米顆粒因其粒徑及表面理化性質可控、制備成本低以及可快速大規模合成等優點，已被廣泛應用于藥物靶向遞送等領域。此靶向效果主要依賴納米顆粒與細胞表面目的蛋白的特異性識別。值得一提的是，納米顆粒與目的蛋白間的結合力和選擇性可在體外進行系統評估和優化。受此啟發，合理設計和構筑聚合物納米顆粒有望實現對抗體清除功能的有效模擬。此外，要模擬抗體實現瘤內免疫抑制因子的清除，還需滿足以下條件，包括（1）較小的粒徑便于腫瘤滲透；（2）可靶向巨噬細胞表面Fc受體；（3）穩定的納米結構以確保巨噬細胞吞噬被捕獲的因子。
南開大學化學學院劉陽教授團隊利用交聯聚合物納米膠囊技術構筑了仿抗體納米顆粒（antibody-like polymeric nanoparticle，APN），它可在全身給藥后特異性地捕獲和清除腫瘤內的半乳糖凝集素-1（galectin-1，Gal-1）。Gal-1是一種重要的免疫抑制因子，其在惡性腫瘤中過度表達，通過誘發T細胞凋亡進而促進腫瘤生長。工作人員首先將小粒徑血清白蛋白用作底物，在其表面構筑一層包含多個半乳糖單元和Tuftsin肽的交聯網狀聚合物，得到APN的功能性內核GTNP（圖1a）。類似于抗體的Fab片段，GTNP的半乳糖可通過氫鍵相互作用特異性捕獲Gal-1。Tuftsin肽（TKPR，模擬免疫球蛋白的Fc片段）可激活巨噬細胞的吞噬功能。隨后，將聚乙二醇（PEG）與Tuftsin肽的胺基通過酸響應可逆化學鍵相連，從而制備APN。在血液循環中，PEG殼層降低了APN的免疫清除，進而延長了循環時間。進入腫瘤后，酸性的TME引發PEG脫落并釋放GTNP（圖1b）。GTNP在捕獲Gal-1后，激活瘤內巨噬細胞進行吞噬，實現Gal-1的有效清除。
展開 多級次微納米多孔聚合物涂層大顯身手
Yang團隊報道了一種操作簡單、成本低廉、可規模化的多級次多孔聚合物涂層制備方法，實現了高效率的被動輻射冷卻。
圖1. P(VdF-HFP)HP薄膜的制備和光學性能
材料的選擇：
P(VdF-HFP)具有優異的電磁性能，其作為被動輻射冷卻涂層具有以下幾個優勢，從而確保了P(VdF-HFP)可以在LWIR窗口有效輻射熱量。
1）在太陽光譜區域（λ = 0.3-2.5 μm）具有可以忽略的消光系數，使太陽光加熱降低到最小。
2）分子結構中不同的振動模式，導致在熱波長處具有多個消光峰。
3）具有優異的抗老化、防污、防紫外線能力。多孔結構使得薄膜更具疏水性能。
簡便的涂層制備方法：
研究人員以P(VdF-HFP)、水和丙酮混合物作為前驅體溶液（水不是溶劑，丙酮是溶劑），采用相轉化法制備得到多級次多孔聚合物膜，放置在于基底上然后在空氣中干燥。丙酮的快速蒸發導致P(VdF-HFP)從水中發生相分離，從而形成微納米尺度的液滴。水蒸干之后，富含微納米孔道結構的P(VdF-HFP)HP薄膜也就形成了。
值得一提的是，這種涂層可以通過類似刷墻的方式進行施工，對于實際應用極具吸引力。可以采用刷涂、浸涂、噴涂等各種工藝，也適用于金屬、木材、塑料凳多種基材。除此以外，P(VdF-HFP)HP還可以做成穩固的科循環的片層材料。
圖2. P(VdF-HFP)HP光學性能
圖3. P(VdF-HFP)HP涂層的通用性
優異的輻射冷卻性能：
由于微納米孔道結構的存在，薄膜具有極佳的反向散射太陽光和增強熱輻射的能力。研究發現，厚度大于300μm，孔隙度超過50%的P(VdF-HFP)HP薄膜半球為0.96， 為0.97。當厚度大于500μm時，可以達到0.98以上。
展開 西南交大楊維清教授等CRPS：水蒸發誘導分子間作用力實現納米褶皺聚合物薄膜合成
得益于納米褶皺結構，傳感器在低壓力下展示出良好的輸出性能，與平面PDMS薄膜器件相比，基于納米褶皺PDMS薄膜的器件的靈敏度提升了64%，并表現出較快的響應速度。最后，由于PDMS的天然粘附性，觸覺傳感器陣列可以自發粘附在人體皮膚上，并通過輸出電壓矩陣來識別手指移動路徑（T、E、N和G），將傳感器貼于手指關節上，可以監測手指的彎曲狀態。該傳感器在表皮電子學和人機界面中表現出潛在應用價值（圖4）。
圖4. PDMS納米褶皺薄膜應用于自驅動傳感
綜上所述，研究人員通過將水蒸發引起的分子間作用力引入PDMS聚合反應，提出了一種低成本、大面積納米褶皺PDMS薄膜的構建策略，并且，該褶皺結構在生物機械能收集以及自驅動觸覺傳感中表現出優異性能。該研究有效解決了傳統褶皺制備方法的缺陷，同時為聚合物表面納米尺度圖案設計提供了新思路。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2021.100441
來源：X-MOL資訊
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西南交大楊維清教授等Small：導電聚合物墨水——助力可穿戴儲能器件的大規模制造
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展開 東華大學馮訓達研究員課題組《Macromolecules》: 規模化制備具有三維連通1納米孔道的聚合物材料
多孔聚合物材料廣泛應用于過濾、催化、能源等領域。特別是具有三維連通孔道，并且孔徑均一、尺度在1納米左右的多孔聚合物，是制備高選擇性、高滲透性納濾膜的理想材料。然而，常規的制備多孔聚合物的方法較難控制其內部的三維結構以及孔徑的尺寸。尋求創新的方法，實現廉價、規模化地制備多孔聚合物，是拓展此類材料應用的先決條件。
兩親性小分子的自組裝可以形成各種熱力學穩定、結構有序的液晶相，其作為模板已廣泛應用在制備無機介孔材料領域。此外，將可聚合的官能團引入兩親性分子中，從而獲得可聚合型液晶相，通過紫外光固化反應，可將液態的液晶轉化為機械強度更高的聚合物，并保存液晶前驅體的有序結構。
雙連續立方相（Q相）具有獨特的三維連通網絡結構，在幾何上可以通過三重周期性最小曲面結構來描述，是制備具有三維連通1納米孔道的聚合物的理想模板。然而，可聚合型兩親性小分子較難形成Q相，這是由于Q相特殊的界面曲率不利于液晶基元的堆積，而可聚合型官能團的引入造成一定的空間位阻；此外，在聚合反應過程中，由于分子構象的改變極易導致有序結構的破壞。盡管少數已報道的可聚合兩親性分子可以形成穩定的Q相，并成功實現了結構的光固化。然而，這些分子的化學結構較為復雜，合成路線繁瑣，難以大量制備，無法推廣。
近期，東華大學馮訓達課題組報道了一種易于推廣、基于Q相光固化來制備具有三維連通孔道聚合物的方法。通過高輝度的同步輻射X射線散射精確表征了所獲得的多孔聚合物的結構，并首次使用高分辨透射電鏡證實了Q相的三維結構在光固化后的高保真度。
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