Category of Research Project：国家自然科学基金委面上项目
Number of Research Project：21074102
list of participants ：崔树勋，以及组内学生
beginning and ending dates ：2011.1-2013.12

本项目以单分子力谱为主要的研究手段，系统研究了若干温敏聚合物的单链力学，获得了一些有意义的结果：

1）PNIPAM的LCST约为32 ^oC，然而单分子力谱结果表明，PNIPAM在约34 ^oC才开始表现出单链力学上的变化。其原因可能为，先前的研究没有施加外力，属自由转变；而在力谱实验中属非自由转变。

2）发现了在水中PNIPAM单链力学性质的温度依赖性。从35 ^oC升温到40 ^oC，PNIPAM单链将发生约4%的收缩，并对外做功。可据此设计一种基于PNIPAM单链的单分子热机。

3）聚（N, N-二甲基丙烯酰胺）（PDEAM）与PNIPAM有基本一致的LCST。然而，PDEAM的单链力学性质却没有温度依赖性。此现象归结为PDEAM侧链上的N原子上没有活波氢。

4）发现PNIPAM的单链弹性有甲醇浓度依赖性，在甲醇浓度发生改变时可收缩做功，据此可设计另外一种单分子器件。

5）通过对系列具有C-C主链结构的高分子单链的力谱研究，发现在非极性溶剂中，这些高分子均表现出一致的单链弹性，尽管其侧链体积有显著的差异。这一基本不受侧链影响的弹性称之为高分子单链的本征弹性。

 

相关成果：

1)    Wang, K.; Pang, X.; Cui, S.*, Inherent Stretching Elasticity of a Single Polymer Chain with a Carbon-Carbon Backbone. Langmuir 2013, 29, (13), 4315–4319.

2)    Pang, X.; Cui, S.*, Single-Chain Mechanics of Poly(N,N-diethylacrylamide) and Poly(N-isopropylacrylamide): Comparative Study Reveals the Effect of Hydrogen Bond Donors. Langmuir 2013, 29, (39), 12176–12182.

3)    Cui, S.*; Pang, X.; Zhang, S.; Yu, Y.; Ma, H.*; Zhang, X., Unexpected Temperature-Dependent Single Chain Mechanics of Poly(N-isopropyl-acrylamide) in Water. Langmuir 2012, 28, (11), 5151-5157.

4)    Zhang, S.; Pang, X.; Guo, D.; Zheng, B.; Cui, S.*; Ma, H.*, Single-Chain Polymers Achieved from Radical Polymerization under Single-Initiator Conditions. Langmuir 2012, 28, (42), 14954–14959.

5)    Pang, X.; Wang, K.; Cui, S.*, Single-chain mechanics of poly(N-isopropyl-acrylamide) in the water/methanol mixed solvent. Polymer 2013, 54, 3737-3743.