界面层荧光标记的嵌段共聚物组装体

A large number of interfacial layers exist among the phases in the block copolymer (BCP) assembly, which are the basis of the structures and the properties of the assembly. Due to the tiny thickness of the interfacial layers, it is hard to detect the interfacial structures and transition. In this proposal, the applicant introduces the fluorescent groups with the features of aggregation-induced emission (AIE) into the link point of the BCP. The AIE groups will aggregate in the interfacial layers and label the layers. The movements of the connected polymer chains influence the fluorescent properties. When the out stimuli, such as temperature, press, exert influence on the BCP assembly, the structure of the interfacial layers will change. As a result, the fluorescent properties would change. The relationship between the structure of the interfacial layer and the fluorescent properties will be established. The work helps us understand the BCP interfacial layers deeply, and provides the wide application in the field like temperature sensors, stress detect, and so on.

嵌段共聚物组装体相与相之间存在大量的界面层，它是组装体结构和性能的基础。由于界面层的厚度很薄，难以对界面层结构及转变进行可视化的检测。在本项目中，申请人将具有聚集诱导发光性质的荧光分子接入嵌段的连接处，荧光分子将聚集在嵌段共聚物组装体的界面层，实现对界面层的荧光标记。界面中分子链运动影响荧光基团的发光行为。温度、外力等外界因素分子链的聚集行为、运动行为改变，引起界面层的结构变化，继而引起荧光基团发光行为的改变。通过研究不同的界面层结构及转变对荧光基团发光行为的影响，建立界面层结构与荧光性质的构效关系。本项目的开展为加深对嵌段共聚物组装体界面层的理解，在材料的温度感应、应力检测等方面具有广阔的应用前景。

聚合物多相体系中普遍存在着两相之间的界面，嵌段共聚物组装体中尤为明显，是组装体结构和功能的基础。然而对于嵌段共聚物组装体界面层的研究停留在理论阶段，进行实验研究需要用到大型、昂贵的设备如SAXS、同步辐射等。在本项目的执行过程中，我们对嵌段共聚物的分子结构进行了荧光功能化，使荧光基团选择性的进入到界面层中，荧光基团的发光行为与周围分子链的多重链运动发生耦合，表现出独特的荧光行为，实现了对聚合物主运动单元、次级运动单元原位监测。在此基础上，我们对界面层进行功能修饰，如引入可以与离子相互作用的荧光基团，使其在聚合物的界面层发生聚集。通过这种方式，不需要太多的基团即可以实现大面积、高密度的离子通道，实现了高效离子传输调控和能量转换。我们还将嵌段共聚物组装体界面层的荧光监测及设计理念推广到非嵌段共聚物体系（Vitrimer），也实现了对Vitrimer拓普网络转变温度的荧光监测。工作的顺利开展不仅提升了对界面层结构的认识，而且为界面层的功能修饰提供了一种监测手段，为后续研究奠定了基础。