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北京大学:甲壳型液晶聚合物研究进展
2010-03-17  来源:中国聚合物网

    软物质(Soft matter)是21世界物理学的重要前沿学科,液晶聚合物是近年来受到很大关注和研究的一类软物质。刚性聚合物的可控制备一直是一个重大的科学难题。相对于合成上可控性较差的棒状主链型液晶聚合物,刚性的甲壳型液晶聚合物更易于合成,并具有良好的可调控性,因而具有明显的优越性。

    近年来,周其凤研究组对甲壳型液晶聚合物及其在功能材料中的应用进行了系统而深入的研究,取得了新的研究成果。如,1)通过保持液晶基元刚性棒状结构的基础上,增加液晶基元之间的相互作用,首次得到与原来的柱状(Φ)相不同的近晶(Sm)相层状结构。这一成果对于甲壳型液晶聚合物在非线性光学材料等功能材料的应用上具有重要意义。2)利用甲壳型聚合物单体的可控聚合性以及刚棒直径、刚棒表面化学性质精确控制和修饰的特点,设计合成刚棒长度可控的刚棒状聚合物和多嵌段新型功能性聚合物,开展了多层次有序自组装结构的形成、发展及演变机制的研究,实现了对这一体系材料特定复杂结构的精确调控,为构筑特定结构功能化和功能集成的软物质材料提供了理论基础和关键技术。3)通过分子设计调节侧基的刚性、形状、体积大小等,系统研究了侧基对甲壳效应的影响,发现了在甲壳型聚合物中存在一个非寻常的各向同性相与液晶相之间的相转变,这个过程是可逆、熵驱动的。这一体系为高分子凝聚态物理研究提供了一个非常好的研究平台。4)研究了基于刚棒状甲壳型液晶聚合物的多体系热塑性液晶弹性体的可控制备与基础应用,首次得到了物理交联的热塑性液晶弹性体,其流变及力学性能类似于SBS热塑弹性体。对该类体系的研究有助于更加深入地了解较低尺度的液晶态和较高尺度的微相分离结构的形成规律,也有助于研究这两种不同尺度结构形成过程之间的相互竞争,这对聚合物的分子设计具有重要的指导意义。5)开展了功能性甲壳型液晶聚合物研究,特别是对聚合物薄膜的双折射性质与化学结构、凝聚态结构等关系进行了研究,取得了较好成果(Dn = 0.030 ~ 0.036/633nm),有望作为C正板光学补偿膜应用于液晶显示中。同时,研究体系也为光电器件性能与材料结构关系的研究提供了一类新的模型聚合物。
   
    基于近年的研究结果,在J. Am. Chem. Soc.、Macromolecules、Soft Matter、J. Mater. Chem.等国内外著名刊物上已发表学术论文200余篇。研究成果得到了国内外同行认同,近年的研究成果综述发表在J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem.封面(2009, 47, 319,Highlight)和英国皇家化学会Chem. Soc. Rev. 2010, DOI:10.1039/b814540g。

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