近年来，基于可逆加成断裂链转移（RAFT）聚合的聚合诱导自组装（PISA）能够大批量（固含量可高达50%）合成各种不同形貌的聚合物纳米材料，受到了高分子研究人员的广泛关注。在PISA过程中，聚合与自组装同步进行，在聚合过程中嵌段共聚物的组成与溶剂的成份不断发生变化。因此，相较于传统溶液自组装，PISA的机理更加复杂，对于PISA的机理研究将有助于研究人员精准合成聚合物纳米材料。

  最近，广东工业大学高分子材料与工程系谭剑波教授与张力教授团队基于前期在光调控聚合诱导自组装（Photo-PISA）的研究基础上（ACS Macro Letters 2015, 4, 1249; ACS Macro Letters 2019, 8, 205; ACS Macro Letters 2019, 8, 955；Macromolecules 2018, 51, 7396; Macromolecules 2020, 53, 9725; Macromolecules 2020, 53, 1212等），首次深入探讨了引发方式（光引发与热引发）对于PISA的影响。研究发现，热引发PISA能得到囊泡形貌，而光引发PISA只能得到球形胶束，如图1所示。GPC结果发现热引发PISA与光引发PISA合成的聚合物分子量几乎一致，表明引发方式对于嵌段共聚物的组成没有影响。动力学结果发现光引发聚合的聚合速度远远比热引发聚合快。通过使用更弱的光，把光引发PISA的聚合速率降低，TEM结果发现光引发PISA在较慢的聚合速度下也可得到囊泡等高阶形貌。这些结果表明热引发PISA与光引发PISA的聚合动力学差异是导致聚合物纳米材料形貌不同的主要原因。在光引发PISA的条件下，嵌段共聚物快速形成并发生原位自组装，由于聚合速度过快导致成核嵌段无法有效伸展，限制了进一步的形貌演变。根据以上的研究结果，研究人员进一步发展了光热双控的聚合诱导自组装体系（图2），通过简单的光源开关实现光聚合与热聚合的快速切换，进而可有效控制PISA的聚合动力学过程，为聚合物纳米材料的形貌调控提供了新的策略。

图1. 光引发PISA与热引发PISA得到不同形貌的聚合物纳米材料。

图2. 通过光源开关实现聚合动力学与聚合物纳米材料形貌调控。

  本研究通过对PISA的引发方式进行深入研究，首次揭示了聚合动力学与聚合物纳米材料形貌的关联，并发展了基于聚合动力学控制的聚合物纳米材料形貌调控新策略。该研究工作得到了国家自然科学基金等项目的资助。相关研究成果以题目“Switching between Thermal Initiation and Photoinitiation Redirects RAFT-Mediated Polymerization-Induced Self-Assembly”发表在Macromolecules, 2021, DOI: 10.1021/acs.macromol.1c00038。

  论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.1c00038