有序刚性杂化嵌段共聚物的合成与自组装行为

本申请拟通过分子设计，联合氨基酸NCA 开环聚合法、原子转移自由基聚合法(ATRP)和点击化学(click reaction)等方法，将侧链型液晶高分子的有序性和刚性链聚肽独特二级构象结构的有序性构筑到同一大分子体系中，形成结构确定和可控的AB 型刚性杂化嵌段共聚物。在此基础上，利用组装方法，研究侧链型液晶高分子－聚肽嵌段共聚物在选择性溶剂中的自组装行为及其组装体结构，考察两种不同刚性链段有序性的影响。并结合分子动力学模拟方法，从理论上进一步探讨刚性杂化嵌段共聚物的自组装行为。揭示不同有序性对自组装行为及其组装体的影响，明确该类大分子的自组装规律。.通过本项目的研究，可为含不同有序刚性杂化嵌段共聚物的设计、自组装结构及其性能提供实验和理论依据，拓展大分子自组装领域，并为该类材料的基础研究和实际应用奠定基础。

本项目联合氨基酸NCA 开环聚合法、原子转移自由基聚合法(ATRP)和点击化学(click reaction)等方法，合成了一系列偶氮苯侧链型液晶高分子和聚肽组成的嵌段共聚物，研究了两种不同刚性链的有序性对共聚物结构与性能的影响。开展了共聚物在选择性溶剂中的自组装行为，通过改变浓度、链长等可获得不同结构的自组装体；在偏光照射下可发生光致形变，偶氮苯含量越高或照射时间越长，形变程度越大。在此基础上，开展了嵌段共聚物与α-环糊精形成包络物水溶液的自组装行为研究。改变降低络合物水溶液的pH值，聚肽可形成α-螺旋构象，可自发组装形成以聚肽为核、α-CD包络偶氮苯侧链型液晶高分子为壳的聚集体。对络合物水溶液进行紫外光照后，由于偶氮苯构象的转变，α-CD脱离，可形成偶氮苯为核、聚肽为壳的聚集体。.合成了一系列不同结构的含偶氮苯侧链型液晶共聚物，如ABC、ABC2和ABC星型等，改变浓度、链长、温度或pH值等，可自组装获得球型、囊泡、多级囊泡等超分子结构，还可改变其光致异构化行为。发现在偏振光的照射下，组装体的形变程度和速率可调。通过静态呼吸图方法，制备了具有高度规整圆孔结构的共聚物薄膜，孔径可通过共聚物结构、浓度等条件调控，改变偏振光照射的角度和时间，圆孔可变形成矩形、菱形、平行四边形等多种孔形貌。.利用计算模拟的方法研究了侧链型液晶刚柔共聚物的微相分离结构，如球状相、柱状相、连续相和层状相等结构，刚性侧链长度、接枝度、柔性链长度的变化会导致结构的进一步转变。还开展了刚柔共聚物和刚性链段共混体系自组装行为的模拟，研究发现刚性均聚物形成疏水核、嵌段共聚物在其表面进一步组装成各种超分子结构，如算珠状、超螺旋和纤维状等结构。.通过本项目的研究，可为含不同有序刚性杂化嵌段共聚物的设计、自组装结构及其性能提供实验和理论依据，拓展大分子自组装领域，对该类材料的基础研究和实际应用奠定基础。.在本项目的资助下，作为第一或通讯作者在Angew. Chem. Int. Ed.、Soft Matter、J. Phys. Chem. B等刊物上发表了12篇SCI收录的文章，其中IF>3.0的文章9篇。申请中国发明专利2项，授权6项。并于2012年入选教育部新世纪优秀人才、2014年获得霍英东青年教师奖二等奖。2013年被聘为华东理工大学教授。培养了5名硕士研究生（3 名毕业）和2名博士研究生（在读）。