纳米聚集体中高分子凝聚态结构及其演变

研究纳米聚集体中高分子凝聚态结构及其动态演变规律已受到广泛关注。在分子链数目有限的高分子纳米聚集体中，诸如缠结这样的链间相互作用要比多链聚集体系简单得多，同时还存在几何和界面受限效应，因此其凝聚态会表现出与多链体系不同的结构和性质特点。本项目基于分子量和产物结构可控的活性配位聚合、活性自由基聚合和活性开环聚合，合成最具结构和性能代表的窄分子量分布线形聚乙烯、等规聚丙烯、间规聚丙烯、聚己内酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯甲酯作为研究对象；通过高分子溶液乳化自聚集、活性自由基微乳液聚合和嵌段共聚物在选择性溶剂中自组装等方法构建高分子纳米聚集体及其液态分散体系；发展纳米尺度高分子凝聚态结构表征技术及相转变动力学研究方法，在线研究纳米受限下高分子凝聚态结构及其动态演变规律。研究成果可以帮助我们从另一个侧面认识高分子凝聚态物理若干共性问题；并为高性能及功能性高分子纳米材料制备及应用提供理论和技术上的支持。

高分子纳米聚集体（纳米薄膜、纳米线或纳米棒、纳米球）广泛应用于药物载体、组织工程材料、光电材料、能源材料等领域；在纳米受限空间中，高分子表现出不同于本体的凝聚态结构和性质；值得注意的是，国内外这方面的研究大多集中在一维纳米受限空间中高分子凝聚态物理，不过近几年来高分子在二维和三维纳米受限空间中的结构及其演变越来越受到广泛关注；但是，关于液体分散体系中二维和三维高分子纳米聚集体凝聚态物理的研究仍鲜见文献报道。本项目基于活性配位聚合、可控/活性自由基聚合、活性阴离子聚合、活性开环聚合等可控聚合反应，合成分子量和分子链结构可控的均聚物和嵌段共聚物；先采用可控/活性自由基微乳液聚合、嵌段共聚物在选择性溶剂中自组装、溶剂扩散纳米自聚集、静电纺丝、旋涂成膜等方法构建高分子纳米聚集体及其液态分散体系；然后借助扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）、激光光散射（LLS）、X-射线衍射（XRD）、小角X-射线散射（SAXS）、差示扫描量热法（DSC）、荧光光谱法（FS）、椭圆偏光法（EP）等技术探索了纳米尺度上高分子的结晶、熔融、玻璃化转变、物理老化等凝聚态结构及其演变规律；研究成果可以帮助我们深入认识高分子纳米聚集体的尺寸效应、表面与界面效应、几何效应等科学问题，为高性能及功能性纳米高分子材料的制备及应用提供理论和技术上的支持。本项目自2012年1月执行以来，研究工作按计划进行，完成了计划中的研究内容。研究成果已在Polymer Chemistry、Soft Matter、Polymer、Phys. Chem. Chem. Phys.等重要学术期刊上发表12篇研究论文；5人次参加全国性学术会议和在中国举行的国际会议，其中有4篇论文被全国和国际学术会议录用为口头报告，有2篇论文被录用为邀请报告；有12名研究生参加了本项目的研究工作，其中博士生6名，硕士生6名。