基于前端自由基聚合实现功能化纳米晶与聚合物的组装及其应用研究

纳米晶/聚合物复合材料作为重要的光电信息功能材料，成为当今国际的研究热点。本课题以前端自由基聚合法制备优良光学以及环境敏感性能的纳米晶/聚合物复合材料为目标，从制备基于静电组装或表面接枝技术结构/性能可控的功能化纳米晶入手，借助现代分析手段掌握纳米晶功能化过程中习性演变规律；从无机纳米晶与有机聚合物单体官能团相互作用规律出发，探索基于前端自由基聚合法制备聚丙烯酰胺类、聚氨酯类体相复合发光材料以及含氮杂环乙烯基类环境敏感的凝胶复合发光材料的方法。揭示纳米晶在聚合物中呈均匀、热力学稳定的细观结构的成因机理及微结构传递与性能变化关系规律，探讨前端自由基聚合化学反应动力学机理及影响前端稳定性的因素，以期实现复合材料结构和光学性能的有效调控，获得具有高荧光性能以及环境敏感性能的纳米晶/聚合物复合材料，为新型荧光功能材料的发展提供新的理论依据和思路，丰富和发展构筑微纳米级别的光电器件的理论与方法基础。

纳米晶/聚合物复合材料作为一类重要的光电信息功能材料，是当今国际的研究热点。本项目基于前端自由基聚合法实现了纳米晶和聚合物的组装，研究了复合材料的制备、光学性质和潜在应用。首先，采用表面接枝、静电组装、界面相转移、原位生成等技术，调控了纳米晶制备和组装过程中的驱动力，借助现代分析手段掌握纳米晶功能化过程中的演变规律，解决了适合于前端自由基聚合体系的纳米晶功能化问题以及纳米晶材料与聚合物的相容性问题，为聚合物基纳米晶复合材料的构筑奠定了基础。本项目发展了前端自由基聚合法快速实现纳米晶/聚合物复合材料的制备技术，并引入了等离子体引发前端自由基聚合和磁控前端自由基聚合的新反应模式，丰富和完善了前端自由基聚合制备纳米晶/聚合物体相复合发光材料的方法；研究了前端自由基聚合过程中的反应规律，探讨了单体质量比、引发剂浓度及前端自由基聚合引发方式等反应参数对前端速度、前端温度和产物性能等的影响，揭示前端自由基聚合制备纳米晶/聚合物体相复合发光材料的反应动力学规律。在此基础上，基于前端自由基聚合法实现了纳米晶与聚合物的复合组装，制备了一系列丙烯酰胺类、含氮杂环乙烯基类和聚氨酯类聚合物基纳米晶复合发光材料，实现了复合材料结构和光学性能的有效调控，为构筑光电器件化学环境敏感材料的奠定了理论基础。目前已在国内外重要学术刊物及会议上发表与该项目有关的论文25篇，其中SCI收录论文24篇，这些研究成果引起了国际同行科学家的广泛关注和肯定。申请中国发明专利5项。培养研究生6名。