超分子聚合物Supramolecular polymers的研究进展
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（华中师范大学xx学院，20xx级，x班，学号：20xx21xxxx）摘要：介绍了超分子聚合物领域的研究进展及其应用,阐述了其主要类别(如氢键超分子聚合物、配合物型超分子聚合物、π-π堆积超分子聚合物及离子效应超分子聚合物), 超分子聚合物工程(加工与应用)方面发展和应用前景。
关键词：超分子化学超分子聚合物氢键金属配位
1937年Wolf[1]首次提出超分子( Supermolecule )这一术语，引起了社会极大的反响，而法国科学家Lehn J.M .[2]第一次系统性地研究并定义超分子，为超分子化学和超分子聚合物化学的发展做出了重要贡献,使他获得了1987年的诺贝尔化学奖。超分子的发现，打破了分子只能以共价键的形式结合，标志着分子化学史上的一大飞跃。在超分子化学中，非共价键相互作用、分子识别和自组装是三个最重要的概念。非共价键包括静电作用力、氢键、范德华力、给体一受体相互作用和金属离子配价键等[3]。非共价键的键能远小于共价键，但通过非共价键的自组装能生成稳定的超分子和超分子聚合物。超分子聚合物定义为重复单元经可逆的和方向性的非共价键相互作用连接成的阵列[3，4]，它的诞生和发展起源于超分子化学，此后，以非共价键为主的超分子聚合物成为了科学家研究的一大热点。
1超分子
超分子化学可定义为研究分子组装和分子间键的化学[5]。超分子化学的研究对象是基于分子间弱的相互作用（如非共价键）形成的分子聚集体。非共价键主要包括氢键、静电作用、范德华力和疏水效应。作为超分子相互作用的主要结合力,虽然强度远不如共价键,但对温度、溶剂等外部条件的变化具有高度的响应性能,使材料的各种可逆性能变为可能。正是这种可逆性能使超分子材料在分子器件、传感器、药物缓释、细胞识别、膜传递等方面有着重要作用。人们认为,
超分子聚合物是一种新材料,它不仅具有各种可逆特征[6]（见图1）,更重要的是组装的灵活性。各个结构片段的数量和组织形式可通过引入合适的官能团而真正实现自下而上的组装。
2超分子聚合物
把单体结构组元之间由非共价键这种弱分子间相互作用组装而成的分子聚集体称为超分子聚合物。简单地说,在超分子聚合物中,单体是通过非共价作用结合在一起的。之所以将其称为超分子聚合物 ,一方面是因为这种聚集体中的长链或网络结构类似聚合物结构另一方面是因为弱分子间作用力赋予这种材料各种软性的类聚合物性能。超分子聚合物根据非共价键结合力的不同主要可分为氢键超分子聚合物、配合物型超分子聚合物、π-π堆积超分子聚合物。含有多种非共价键力的超分子则被称为混合型超分子聚合物。
2.1 氢键超分子聚合物
氢键是缺电子的氢原子与邻近的高电负性原子的相互作用，用D—H…A 表示。原子D称为氢键给体，原子A称为氢键受体，D和A都是高电负性的原子且D必须有孤对电子。羧基-吡啶，羧基-叔胺，羧基-咪唑，酚羟基-叔胺，酚羟基-吡啶，酚羟基-脲羰基等都可形成稳定的氢键[7]。还有一些非常规的氢键，如D—H… (π键或离域π键)，D—H…M (过渡金属离子),N+一H…N，D—H…H—A[8]。氢键的形成具有方向性和选择性，是最重要的一类非共价键。在DNA分子的双螺旋结构中碱基对(A-T 和G-C) 也是依靠氢键结合的。根据碱基对及其类似物的电子互补和静电相互作用概念可以设计和产生仿生超分子聚合物[9]。氢键型超分子聚合物包括：(1)氢键导致的液晶型超分子聚合物，许
多氢键型超分子聚合物显示出液晶态。液晶基元可通过氢键组装成具有复杂形态的主链型、侧链型、组合型和交联网络型( 热可逆交联)超分子液晶聚合物[10]。
(2)经氢键组装的线性链超分子聚合物可分为两面性分子氢键型和分子间氢键型。两面性分子氢键型主链超分子聚合物可用含两个氢键受体(A)和两个氢键给体(D)具有形成氢键的自互补性的脲嘧啶酮衍生物的氢键二聚体得到[4]。分子间氢键型主链超分子聚合物可由单、双重、三重和多重氢键组成并可能生成液晶态，还可作为聚合物的扩链剂，即通过反应性多重氢键合成子将螯合聚合物扩链[11]，并且可以组装成具有多样性几何形状和拓扑结构的超分子聚合物有序体[4]。（3）螺旋链氢键型超分子聚合物，螺旋链超分子聚合物的形成是通过每一个单体组分或建筑模块产生的两个沿线性序列的主相互作用和两个沿螺旋方向的次相互作用的协同。氢键相互作用是螺旋链超分子聚合物形成的重要因素之一。1，3，5-苯乙烯三酰胺具有C3。对称性，由一个苯环和三个酰胺侧基组成，可以经三重分子间氢键和芳烯-芳烯相互作用形成柱体，其中芳烯-芳烯相互作用比三重氢键弱，当R=C2H4OCH3时能生成螺旋链结构[4]。
2.2 金属-超分子聚合物
金属-超分子聚合物由金属离子( M)，有机或无机配体(1igand)和间隔单元(spacer)组成。间隔单元可以是小分子或是高分子。金属一超分子聚合物的基本持征是单体为具有单、双或多位点的有机或高分子配体，非共价键相互作用是通过金属离子与有机或高分子配体的配位组装，能生成多样化的几何阵列和拓扑结构。常用的金属离子有Mn、Fe、Ru、0s、Co、Ir、Ni、Pt、Cu、Ag、Zn、Cd 和Hg等离子，一般以低氧化态形式存在。常用的有机配体是带功能基团的双、三和稠合吡啶衍生物，它们可从单吡啶衍生物为原料制备[12-13]。Schubert等在以吡啶化合物为基础的金属一超分子聚合物的制备、结构、功能和应用方面开展了量研究。除了含吡啶的配体，席夫碱、碳氢化合物、脂肪和芳香族二胺、大环冠醚、轮烷和索烃等多种有机配体和含硅、磷、卤素等无机配体也可用于金属超分子聚合物的制备。金属-超分子聚合物主要有：以金属-配体相互作用为连接单元(1inker)连接两个高分子链形成均聚或共聚物的线形金属超分子聚合物[14-16]。
金属-超分子聚合物可在水中形成胶束结构、可应用于pH敏感的开关和制备纳米材料等领域；接枝和交联的金属-超分子聚合物，如金属超分子接枝聚苯乙炔即在聚苯乙炔的侧链引入三吡啶配体，再与Fe、Ni、Cu、Cr、Mn、Co 等金属离子形成络合物具有光-电转换功能，可用于有机发光二极管[17]；树枝状金属-超分子聚合物，或称为金属树枝体(metallodendrimers)是含金属-配体相互作用的树枝状聚合物，其组成包括芯(核)，支化单元(间隔单元)和表面基团，具有高度支化的三维结构和纳米尺寸以及独特的表面、内部构造与空穴，因而具有新颖的表面和内部物理、化学性质和多重功能性，在催化、非线性光学、光化学、光一电功能转换、分子器件等领域具有重要应用价值；栅格阵列(grid-like)金属一超分子聚合物，该类聚合物可应用于超薄膜、分子记忆单元和分子开关口[18]；此外还包括具有拓扑结构的金属-超分子聚合物[19]、双螺旋金属-超分子聚合物[20]、含富勒烯的金属-超分子齐聚物[21,22]等。
金属-超分子聚合物具有多样化的几何构造和拓扑结构以及新颖的物理、化学和生物功能，是一类引人注目的新型功能高分子材料，已经应用在光电子信息、非线性光学、超薄膜、催化、纳米技术和生物医用等领域。今后随着人们对配价键本质、配体和间隔单元结构设计、分子识别和自组装技术认识的不断深化，新的具有预期性质、功能和结构的超分子配位聚合物将会不断涌现，尤其在分子和超分子器件的研制和应用将会有更大的发展。
2.3 π-π堆积超分子聚合物
π-π堆积又称为π-π共轭、芳环堆积。当2个芳香环平行或近似平行排列时，由于π电子云相互排斥，相邻芳环平面间距小于芳香环的范德华厚度，这种现象就是π-π堆积。它有面对面和边对面2种形式。不同的方式会倾向于形成不同的结构。π-π堆积的强度和芳环的个数有关。芳环的个数越多，π-π堆积的强度越大。
近年来，以π-π堆积方式合成超分子逐渐引起了科学家的兴趣。Zhang Koulin等[23]先合成了以2-对苯二酸铵、2，2`-二嘧啶和1,10-菲咯呤为有机物，Zn，Cd为金属原子配合物作为单体，利用π-π效应将相邻单体联系起来构成三维聚合物网络结构。产物表现出发光效应，并且苯环之间的堆积是面对面形式的，
苯环相互平行（见图2）。OHTA等[24]合成的1-（2-甲氧基）-O-碳硼烷也是类似的1个例子。一般在这种面对面形式中，苯环虽然相互平行，但并不重叠，而是略微错开。
边对面的相互作用则可看作是一个芳环上轻微缺电子的氢原子和另一个芳环上富电子的π电子云之间形成弱氢键，也有文献上把它认为是C-H…π氢键作用。JOSE等[25]用汞作为金属原子和吡啶衍生物制备出配合物作为单体，然后利用不同堆积和氢键的作用合成了一系列不同的超分子聚合物网络结构（见图3）。
2.4 离子效应超分子聚合物
离子键从某一方面来说，其实与共价键最为接近，它的强度可达到350kJ/mol，甚至超过氢键。SHIBA TA等[26]通过聚（4-乙烯基吡啶）（P4VP）和1,5-萘二磺酸（NDS），1,3-丙二磺酸（PDS）或油酸（AA）反应制得新的超分子聚合物网络（见图4）。在P4VP/NDS中，吡啶阳离子和硫阴离子之间有着较
强的离子活性反应，而P4VP/PDS中离子效应较弱，但氢键作用补充了键强，组成了P4VP/AA化合物。
3超分子聚合物工程
超分子聚合物属于功能高分子材料，其应用主要在物理，化学，生物医用，多功能转换(电光转换) 和超分子器件等方面。由于超分子聚合物中的非共价键具有成键和解键的可逆性并可通过外部环境条件来控制，超分子聚合物又是动态的智能的高分子材料。推-拉型聚烯烃由一端含给体基团，另一端含受体基团的多烯链组成，其中推-拉型胡萝卜素聚烯烃是极易极化的共价多烯，可作为极化分子导线，并呈现显著的非线性光学特征而被应用[27]。柱状向列型液晶或六角堆砌的盘碟状超分子聚合物是由于π-π相互作用而具有沿柱轴的电子流动性，可应用于电子和光子器件，而中心的空洞可用作离子选择性通道[4]。液晶超分子聚合物的氢键网络在温度的影响下表现出可逆相变(向列性网络液晶-各向同性液体的可逆转变)，是一类新的自组装高分子材料。加热到一定温度，部分超分子氢键网络被破坏变成无序态，冷却后，这些氢键重新形成再导致液晶相。利用液晶超分子聚合物的可逆相变性可制备分子开关和温度传感器。一般橡胶都具有不可逆的交联键。而通过形成超分子氢键网络可制备异戊二烯基热可逆交联橡胶(TRC-IR)。该橡胶侧基含7个氢键位点，在室温可生成氢键网络，在高温(185℃)氢键网络破坏[28]。由双官能团的杯芳烃衍生物和一个客体(苯乙烯)可组
装生成聚帽结构的超分子聚合物，并可拉丝成具有强度为108Pa的纤维[4]。氢键组装形成的二聚体／线性链的动态平衡性提供了对应于外部刺激如光或热而改变结构和性能的可能性。偶氮苯连接环辛肽超分子聚合物的光开关机理就是在紫外光辐照下，偶氮苯连接环辛肽从线性链向分子间氢键的二聚体转变[29]。
4结语
超分子聚合物由于其非共价键结合,为材料引入了种种可逆性能,伴随着高度的类聚合物性质,使超分子聚合物成为近年来研究的热点。在近几年的研究中,越来越多不同种类不同成分的超分子聚合物被制备出来。由于在制备过程中,产物的提纯进一步降低了本来就不高的产率,科学家逐渐把精力集中于用更简便的步骤,更高的产率制备产物。随着合成手段的优化,超分子聚合物将更适应于分子器件、分子组装方面的应用,并将切实地投人到生产中。
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发光性液晶共轭聚合物的研究进展 王国杰 李 敏3 陈欣方 (吉林大学材料科学系 长春 130023) 摘 要 综述了可用做发光材料的液晶共轭聚合物(LCCPs)的种类及其制备,介绍了LCCPs在制备发光器件中的取向方法,并对其光学性能进行了评述。 关键词 液晶聚合物 共轭聚合物 发光 Abstract The development of liquid crystalline conjugated polymers(LCCPs)used as light emitting materials is reviewed.The synthesis and properties of electroluminescent LCCPs,and various techniques for orienting LCCPs are presented. K ey w ords Liquid crystalline polymers,C onjugated polymers,Luminescence 1990年Burroughes等[1]在Nature上首次报道了聚合物半导体聚苯撑乙烯(PPV)的电致发光性。随后在1991年得到了Heeger等的进一步确证[2],从此,发光聚合物的研究在世界范围内广泛开展起来。相对于无机和有机小分子发光材料,共轭聚合物发光材料具有以下特点[3]:有良好的成膜性及加工性、可通过旋涂、浇铸等方法制成大面积薄膜;共轭聚合物有优良的粘附性、机械强度及稳定性;其电子结构、发光颜色等通过化学结构的改变和修饰可进行调节;虽然,聚合物自身的电导率很低,但作发光层的膜非常薄(100nm),因此即使驱动电压很低,加在聚合物膜上的电场强度仍足以产生器件发光所需要的电流密度,从而消除了掺杂带来的结构不稳定性。 液晶共轭聚合物(LCCP)是近几年发展起来的一类新型的功能高分子[4～14],它兼有液晶聚合物和共轭聚合物的双重特性,集液晶性和发光性于一身。与各向同性发光聚合物相比,LCCP具有独特的长程有序性、光学各向异性。因而,可用于制备具有偏振发光性和发光视角可控的新型发光器件,并且其分子排列的各向异性可导致材料电荷传输的各向异性。具有取向的发光聚合物发射的偏振光用做液晶显示(LC D)的背照明,可明显提高LC D的亮度、对比度、发光效率和视角等。LCCP 在信息显示方面的应用前景和可观的实用价值,已经引起了科学界和工业界极大兴趣。本文将综述这一类新型功能高分子的研究进展。 1 液晶共轭聚合物的合成与性质 按照聚合物主链的不同,目前文献报道的液晶共轭聚合物可分为聚苯撑乙烯型、聚苯型、聚噻吩型、共聚噻吩型等四类。图1给出了文献报道的液晶共轭聚合物的分子结构。 1.1 聚苯撑乙烯型 二卤代苯与二烯苯通过Heck偶合反应可制备2,52二烷氧基聚苯撑乙烯[4](图1a)。反式聚苯撑乙烯衍生物主链刚硬,侧链烷氧基柔韧,因而,在一定条件下呈现出向列液晶相。此类LCCP的 王国杰 男,28岁,博士,从事高分子化学与物理研究。 3联系人 国家自然科学基金资助项目(29974013) 2000201209收稿,2000205230修回
聚噻吩类导电聚合物的研究进展 姓名：丁泽 班级：材化12-3 学号：1209020302
摘要 π-共轭聚合物被认为是很有发展前景的材料，因为它拥有独特的光电特性，可以被广泛的应用于太阳能电池（PSCs），电致变色器件，传感器，聚合物发光二极管（PLEDs）等各种领域。这些电活性与光活性聚合物通常是基于噻吩，吡咯，苯，芴或咔唑等芳环、芳杂环等单元的聚合物。在大量的电致变色材料中，噻吩类聚合物由于它们的高电子导电性和好的氧化还原特性，以及在可见与红外区域，快的响应时间，显著地稳定性和高的对比率而成为一类重要的电致变色共轭聚合物。更重要的是，通过聚合物链结构改动，噻吩类聚合物拥有容易的禁带可调性，可展示不同的电致变色特性。 关键词：π-共轭聚合物；电化学聚合；共聚；导电聚合物；
一、导电聚合物简介 1.1导电聚合物的分类 导电高分子材料包括结构型导电高分子材料和复合型导电高分子材料两大类型。 复合型导电高分子材料是将各种导电性物质以不同的方式和加工工艺（如分散聚合、层积复合、形成表面电膜等）填充到聚合物基体中而构成的。该类材料通常是填充高效导电粒子或导电纤维，较普及的是炭黑填充型和金属填充型。复合型导电高分子材料在技术上比结构型导电高分子材料具有更加成熟的优势。 结构型（又称作本征型）导电聚合物是指聚合物本身具有导电性或经掺杂处理后具有导电性的聚合物材料。这种高分子材料本身具有“固有”的导电性，由其结构提供载流子，一经掺杂，电导率可大幅度提高，甚至可达到金属的导电水平。如聚乙炔、聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚苯硫醚、聚对苯撑等均属于结构型导电高分子材料（如图1-1）[1]。结构型导电聚合物是目前导电聚合物研究领域的重点。
液晶聚合物增韧热固性树脂 摘要：简要介绍液晶聚合物的基本概念，综述了近年来液晶聚合物的研究进展。由于现有的热固性树脂增韧方法存在种种缺陷，热致型液晶正取代橡胶性体、热塑性塑料等成为新一类热固性树脂增韧剂，与其它方法相比，该法增韧果好，改性体系衬热性、模量高。从液晶聚合物增韧、液晶单体/低聚物增韧、液晶固化剂增韧三个方面综述了现阶段热致型液晶增韧热固性树脂的研究进展。 关键词：液晶聚合物，增韧，热致型液晶，液晶单体/低聚物，液晶固化剂 1.液晶聚合物 1.1液晶聚合物的分类及性能 液晶聚合物是一种兼有固体和液体部分性质的过渡中间态---液晶态，其分子排列介于理想的液体和晶体之间，呈一维或二维的远程有序----分子排列在位置上显示无序性，但在分子取向上任有一定程度的有序性，表现出良好的各向异性。 根据分子排列有序性不同，大致可分为向列型（nematic）、近晶型（sematic）和胆甾型（cholesteric）三种类型。按液晶的形成条件又可分为溶致性、热致性和压敏性液晶。 液晶聚合物材料具有高强度、高模量、耐高温、低膨胀系数、低成型收缩率以及良好的介电性和耐化学腐蚀性等一系列优异的综合性能。在电子电器、航空航天、光纤通讯、汽车工业、机械制造和化学工业等领域具有广阔的应用前景[1]。 1.2国内外液晶高分子聚合物的研究进展 1972年美国Du Pont公司研究成功的Kevlar系列溶致液晶纤维标志着合成高分子液晶开始走向市场,并引起人们广泛的兴趣。1984年Darto和Manufacturing 公司开发聚芳酯热致LCP并首次实现了热致LCP的工业化。 英国ICI公司的VICTRES-SRP LCP已经有4个品种投入生产,新一种拉伸强度高达200 MPa,悬臂缺口冲击强度为130 J/m2的新品种[2]。德国BASF公司的ULTRAX已经研制出三种基本新品种,其中两种是耐高温的特种工程塑料.另外,德国Hoechst公司将新型Vectra LCP作为热塑性工程塑料在世界X围内推广,目前投放市场的有30余种商品级及专用级产品[3]。 周其凤等[4]从分子设计的角度提出了“含二维液晶基元的液晶高分子”概念,并合成了一系列T型、X型二维液晶基元的液晶高分子.这类液晶高分子材料有别于一维液晶基元的液晶高分子材料,经过精心的分子设计,比如将二维液晶基元的其中一维方向的结构部分固定于分子主链之中而构成主链的结构成分,而使另一维方向上的结构部分作为侧基,因而可望制得力学各向异性较弱的高强度、高
摘要超分子化学是基于分子间的非共价键相互作用而形成的分子聚集体的化学，在与材料科学、生命科学、信息科学、纳米科学与技术等其它学科的交叉融合中，超分子化学已发展成了超分子科学，被认为是21世纪新概念和高技术的重要源头之一。本文介绍了近几年超分子科学研究中的热点和基本问题，愿为我国超分子科学的研究提供参考。 自然界亿万年的进化创造了生命体，而执行生命功能是生命体中的无数个超分子体系。对超分子的认识一直到20世纪中叶，特别是C. J. Pedersen、J. M. Lehn和D. G. Cram等人合成了大环分子(冠醚、穴状配体等)，这些大环化合物能基于非共价键作用选择性地结合某些离子和有机小分子，这一主客体的创新成果获得1987年诺贝尔化学奖。1978年法国科学家J. M. Lehn等超越主客体化学的研究范畴，首次提出了“超分子化学”这一概念，他指出：“基于共价键存在着分子化学领域，基于分子组装体和分子间键而存在着超分子化学”[1]。超分子化学是基于分子间的非共价键相互作用而形成的分子聚集体的化学，它主要研究分子之间的非共价键的弱相互作用，如氢键、配位键、亲水/疏水相互作用及它们之间的协同作用而生成的分子聚集体的组装、结构与功能。两个世纪以来，化学界创造了2 000万种分子，原则上都可在不同层次组装成海量的、取决于组装体结构具有特殊功能的超分子体系，由此可见，超分子化学开拓了创造新物质与新材料的崭新的无限的发展空间。事实上，自然存在着亿万个超分子体系居于生命体的核心位置，例如，在细胞内的生物化学过程都由特定超分子体系来执行，像DNA与RNA的合成、蛋白质的表达与分解、脂肪酸合成与分解、能量转换与力学运动体系等。因此超分子科学是研究生物功能、理解生命现象、探索生命起源的一个极其重要的研究领域。经过20多年的快速发展，在与材料科学、生命科学、信息科学、纳米科学与技术等其它学科的交叉融合中，超分子化学已发展成了超分子科学，被认为是21世纪新概念和高技术的重要源头之一[2，3]。 国际上超分子科学的研究开展得如火如荼，发达国家和地区，如欧盟、美国和日本等都投入了大量的人力和物力进行超分子科学方面的研究与开发。在国家自然科学基金委、科技部、教育部、中国科学院等相关部门的大力支持下，我国的科学工作者较早地开展了超分子科学研究，并做出了一大批有特色的工作。我们结合今年9月在长春举办的超分子国际香山科学会议及部分国内外同行的研究结果来介绍超分子科学研究的热点和基本问题，供国内同行参考。 1 层状超分子组装体 生物膜是细胞的关键组分，又是高效、神奇的超分子体系。它的模拟物就是层状组装体(包括单层膜、多层膜、复合膜等)。层状结构容易表征，是研究分子间作用力及组装方法最好的模型，又是走向实用化的器件原型，所以层状组装超薄膜的构筑与功能化一直是超分子科学研究的热点[2]。 1991年，G.Decher及其合作者报道了基于阴阳离子静电作用的聚电解质多层膜的制备，称为静电组装技术，拉开了层状组装薄膜研究的序幕[4]。静电组装技术被认为是一种构筑结构和功能可控的有机、无机和有机/无机复合薄膜的有效方法之一。在层状组装多层膜的构筑中，引入含有刚性介晶基团的双头离子能提高多层薄膜的稳定性和改善层间界面的有序度。基于静电组装技术，实现了包容卟啉、酞菁等有机分子，特殊的齐聚物、有机和无机微粒、生物大分子如蛋白质、酶、病毒以及树状分子等在内的物质的多功能较稳定复合薄膜的构筑。一种由金属烷氧基化合物来制备金属氧化物薄膜的组装技术，称为表面溶胶 凝胶技
有机导电聚合物研究进展 1 导电聚合物 各种人造聚合物俗称为塑料或化纤，天然聚合物主要有蛋白质和树脂等。上述有机固体通常是绝缘体，而增强它们的电导率是一个非常吸引人的研究领域。因为这类材料成本低廉、重量轻，更重要的是，可以把聚合物的可塑以及柔韧等优良机械特性与通常只有金属才具备的高电导特性结合在一起，从而将应用范围大大拓宽。 1977年，白川英树在一次聚乙炔合成的实验中，意外地加入了过多的催化剂(齐格勒—纳塔催化剂，以1963年诺贝尔化学奖得主Ziegler 和Natta命名，其作用是定向催化——用于严格控制聚合物的空间结构)。不料，在反应器中生成了一种光亮的反式聚乙炔薄膜。如果将薄膜暴露于卤族Br2或I2蒸汽，生成物的电导率可以提高1012倍[1]，从此有机物不能导电的观念被打破。 2000 年度诺贝尔化学奖授予了三位致力于导电聚合物研究的科学家，他们是美国物理学家艾伦·黑格（Alan Heeger）、化学家艾伦·麦克迪尔米德（Alan MacDiarmid ）和日本化学家白川英树（Hideki Shirakawa ）。这是对导电聚合物研究的充分肯定。 导电聚合物根据材料的组成可以分成复合型导电聚合物材料和本征型导电聚合物材料两大类[2－4]。复合型导电聚合物材料是由普通高分子结构材料与金属或碳等导电材料，通过分散、层合、梯度复合、表面镀层等复合方式构成。其导电作用主要通过其中的导电材料来完成。本征型导电聚合物材料也被称为结构型导电聚合物材料，其高分子本身具备一定的导电能力，这种导电聚合物如果按其结构特征和导电机理还可以进一步分成：载流子为自由电子的电子导电型聚合物和载流子为能在聚合物分子间迁移的正负离子的离子导电型聚合物。 在电子导电聚合物的导电过程中，载流子在电场的作用下能够在聚合物内定向移动形成电流。电子导电聚合物的共同结构特征是分子内有大的线性共轭π电子体系，给自由电子提供了离域迁移条件，故又称为共轭聚合物。作为有机材料，聚合物是以分子形态存在的，其电子多为定域电子或具有有限离域能力的电子。π电子虽然具有离域能力，但它并不是自由电子。当有机化合物具有共轭结
超分子化学期末论文（设计）题目：超分子化学简介及应用 学院：化学与化工学院 专业：材料化学 班级：材化101 班 学号： 1 0 0 8 1 1 0 0 2 4 学生姓名：朱清元 指导教师：倪新龙 2013年12月10日
贵州大学本科毕业论文（设计） 诚信责任书 本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。 特此声明。 论文（设计）作者签名： 日期：
目录 摘要： (1) 关键字： (1) Abstract: (1) Keywords: (1) 第一章.前言 (1) 第二章.超分子化学的理论基础 (2) 第三章.超分子化合物的分类 (2) 3.1杂多酸类超分子化合物 (2) 3.2 多胺类超分子化合物 (3) 3.3 卟啉类超分子化合物 (3) 3.4 树状超分子化合物 (3) 3.5 液晶类超分子化合物 (3) 3.6 酞菁类超分子化合物 (4) 第四章.超分子化合物的特性 (4) 4.1 超分子的自组装 (4) 4.2 超分子的自组织 (5) 4.3 超分子的自复制 (5) 第五章.超分子化学的应用 (6) 5.1、在高科技涂料中的应用 (6) 5.2、在手性药物识别中的应用 (6) 5.3、在油田化学中的应用[1] (7) 5. 4、超分子化合物作为分子器件方面的研究 (7) 5. 5 超分子化合物在色谱和光谱上的应用 (7) 5. 6 超分子催化及模拟酶的分析应用 (8) 5. 7 在分析化学上的应用 (8) 第六章.结语 (8) 第七章.文献资料 (9)
第30卷 第3期 2008年6月光 学 仪 器OP TICAL INSTRUM EN TS Vol.30,No.3 J une ,2008 文章编号:100525630(2008)0320083205 3收稿日期:2007210209 作者简介:白俊霞(19812),女,山西汾阳人,硕士研究生,主要从事新型材料的研究。 光折变液晶材料的研究进展3 白俊霞,郝 伟 (北京工业大学,北京 100022) 摘要:介绍了液晶材料光折变效应的基本概念及基本机理及特性,根据光折变液晶材料的发展,分别对掺杂染料的液晶、聚合物分散液晶、掺杂铁电材料液晶等几种液晶材料的光折变效应的各个发展过程及其存在的问题和研究现状作了较为详细的阐述,并展望了其今后的实际应用及发展方向。 关键词:光折变;液晶材料;光电效应;液晶聚合物 中图分类号:O 43 文献标识码:A The developing of photorefractive liquid crystal material B A I J unx i a ,H A O W ei (Beijing University of Technology ,Beijing 100022,China ) Abstract :This paper int roduced t he basic conception ,mechanism and character of p hotoref ractive liquid crystal material ,according to p hotorefractive t he develop ment of liquid crystal materials ,respectively ,in dye 2doped liquid crystal ,polymer dispersed liquid crystal and ferroelectric liquid crystal material separately ,and laid out t he problem of different liquid crystal and research on t he stat us of it at t he same time ,we prospected t he application and develop ment direction of liquid crystal material. K ey w ords :p hotorefractive ;liquid crystal material ;p hotoemission ;polymer liquid crystal 1 引 言 光折变效应(p hotoref ractive effect )是光致折射率变化效应(p hoto 2induced refractive index change effect )的简称[1],当照射到非线性光学材料上的光发生变化时,物质内部电荷发生非均匀的重新分配,使得物质的折射率发生变化的现象。它在高密度光学信息储存、多媒体技术、相共轭、全息图象加工、中性网络的模拟、畸变图像的复原以及程序互联等方面具有重要的潜在应用价值。 2 液晶材料光折变效应的基本原理及特点 液晶材料的光折变效应可分为四个过程,如图1所示:(1)在非均匀光照射下,物质见光区域产生可移动的电荷;(2)产生电荷的输运;(3)捕获中心俘获移动的电荷,形成非零的空间电场;(4)在空间电场作用下,物质折射率发生变化[2]。 光折变效应主要有两个显著的特点,其一是光折变效应的大小只与入射光子的能量有关系,与光强没
浅谈超分子化学的应用及前景展望 超分子化学是基于冠醚与穴状配体等大环配体的发展以及分子自组装的研究和有机半导体、导体的研究进展而迅速发展起来的，它包括分子识别、分子自组装、超分子催化、超分子器件及超分子材料等方面。其中分子识别功能是其余超分子功能的基础。超分子学科的应用主要是围绕它的主要功能－识别、催化和传输来进行开发研究。 1987年，莱恩(Lehn J. M.)、克拉姆(Cram D. J.)和彼得森(Perterson C. J.)三位化学家以其对发展和应用具有特殊结构的高分子的巨大贡献而获得诺贝尔化学奖。莱恩在获奖演讲中，首次提出了“超分子化学”的概念。同时克拉姆创立和提出了主—客体化学理论，彼得森则发展和合成出大批具有分子识别能力的冠醚。至此，以“超分子化学”为名称的新的化学学科蓬勃地发展起来，并以其新奇的特性吸引了全世界化学家的关注和热衷。近年来Supramolecular Chemistry杂志的创立说明超分子化学作为化学学科的一个独立的分支，已经得到世界各国化学家的普遍认同。 目前超分子化学的理论和方法正发挥着越来越重要的作用，该学科的研究不仅与各化学分支相结合，又与物理学、信息学、材料科学和生命科学等紧密相关。在与其他学科的交叉融合中，超分子化学已发展成了超分子科学。超分子科学涉及的领域极其广泛，它不仅包括了传统的化学(如有机化学、分析化学等)，而且还涉及材料科学、信息科学和生命科学等学科。由于超分子学科具有广阔的应用前景和重要的理论意义，超分子化学的研究近十多年来非常活跃。涉及的应用包括：在化学药物方面的研究与应用，在光化学上的应用，在压电化学传感器中的应用，识别作用（酶和受体选择性的根基）的应用，在有机半导体、导体和超导体以及富勒烯中的应用，作为分子器件方面的研究，在色谱和光谱上的应用，催化及模拟酶的分析应用，在分析化学上的应用等等。 超分子化学在药物开发中的应用研究是国际学术界和工业界共同关注的一个热点。药物分子和其它有机分子通过氢键作用结合在一起形成的药物超分子化合物,可有效改善药物的溶解度、生物利用度等性质,成为药物制剂的一个新选择。超分子药物化学是超分子化学在药学领域的新发展。该领域发展迅速，是一个新兴的交叉学科领域，正在逐渐变成一个相对独立的研究领域。迄今已有许多超分子化学药物应用于临床，其效果良好。更多的超分子体系正在作为候选药物进行临床研究开发。超分子化学药物因具有良好的稳定性、安全性、低毒性、不良反应少、高生物利用度、消除药物异味、克服多药耐药、药物靶向性强、多药耐
《超分子化学的应用及前景》 学号：1630140051学院：初等教育学院 姓名：付金环
到20世纪末21世纪初，30%～40%的化学家将要运用包括分子识别在内的超分子化学的某些知识去解决所面临的问题。--------题记上世纪八十年代末诺贝尔化学奖获得者J.M.Lehn创造性的提出了超分子化学的概念，它的提出使化学从分子层次拓展到超分子层次，这种分子间相互作用形成的超分子组装体，是人类认识上的飞跃，更是化学领域的一大成就。从此以后，人们的认知水平提升了，认识到了分子已不再是保持物性的最小单位，化学界的功能的最小单位新秀超分子逐步登上历史舞台，分子作为最小单位的时代已随滚滚东流一同逝去，不复回环。功能产生于超分子组装体之中，此种认识带来的飞跃是人类历史上的一大步。据悉，如今已有百分之四十的化学家要用超分子化学的知识来解决自己所面临的化学问题。超分子化学已经成为当今时代新思想新概念和高技术的主要源头。“问渠那得清如许，为有源头活水来”，没错，当代社会的飞速发展离不开科技，科技是第一生产力，从国家事业到百姓生活，都与化学世界息息相关。接下来，让我们一起来了解一下超分子化学在生活中的应用及其前景。 首先来说说医药方面，人食五谷谁能不得病，所以医药类是最与人们息息相关的。超分子化学在药物开发中的应用研究是国际学术界和工业界共同关注的一个热点。药品是关系到广大人民群众生命安危与健康的特殊商品，考虑到储存、服用与携带的方便及制造成本等诸多因素，大部分药物都设计成固体剂型，而在药物的各种固体形态中，晶型药物由于稳定性、重现性及操作性等方面的优势而被优先选用．晶型药物包括了药物的多晶型、水合物、溶剂化物和盐类。药物活性分子通常因含有各种官能团而具有不同的生物活性．最新研究发现，这些官能团能够利用氢键或者其它非共价键作用而与其它有机分子通过分子间的识别作用生成超分子化合物，即药物共晶，从而有效改善药物本身的结晶性能、物化性质及药效，成为药物固体制剂的一个新选择被引入的有机分子，也称为共晶试剂，可以是辅料、维生素、矿物质、氨基酸及食品添加剂等。因此，对于一个给定的药物，可能生成数以百计的药物共晶，为剂型设计提供了更多的选择．此外，新的药物共晶可获得知识产权保护，延长原有药物的市场周期，具有广阔的应用前景。 不仅是医药方面，在其他方面超分子化学也是翘楚，由于能够模仿自然界已存在物质的许多特殊功能，形成器件，因此它的潜在应用价值已倍受人们青睐。超薄膜、纳米材料、高分子有机金属材料、非线性光学材料及高分子导电材料等已成为国内许多研究机构热点。此外，超分子化学在生物传感器、润滑材料、防腐蚀材料、膜材料、黏合剂及表面活性剂等方面也有很广泛的应用前景，目前，除了冠醚外，环糊精、环芳烃、索烃、旋环烃、级联大分子等作为新的超分子实体，也引起广泛关注。 于当下国际上超分子科学的研究开展得如火如荼之际，如发达国家和地区，如欧盟、美国和日本等都投入了大量的人力和物力进行超分子科学方面的研究与开发。在国家自然科学基金委、科技部、教育部、中国科学院等相关部门的大力支持下，我国的科学工作者较早地开展了超分-T-科学研究，并做出了一大批有特色的工作。在当下以经济和科技实际为基础的综合国力之间的较量的大环境下，我国必须重视科技，重视超分子化学的开发与运用，中国这只东方雄狮才能更好地屹立于世界之林。 接下来谈一谈超分子化学在油田开发中的应用。在油田化学中主要利用的是超分子的疏水作用、配位作用、氢键作用和静电作用。疏水缔合水溶性聚合物通过疏水缔合作用形成暂时的三维立体网络结构。疏水缔合聚合物溶液的表观粘度由本体粘度和结构粘度两部分组成,当聚合物浓度高于某一临界缔合浓度后,大分子链通过疏水缔合作用以及静电、氢链或范德华力作用聚焦,形成以分子间缔合为主的超分子结构——动态物理交联网络,流体力学体积增大,溶液结构粘度增加使其表观粘度大幅度升高。这种结构的形成受外界条件的影响，如温度、矿化度和剪切速率等。因优良的增粘、抗温、抗盐和剪切稀释性能而用于聚合物驱油剂的研究。除用做驱油剂之外,还可用于流体输送的减阻剂、钻井液与完井液添加剂、阻垢分
湖北汽车工业学院 本科生课程论文 《新材料导论》 论文题目关于导电高分子材料的研究进展学生专业班级 学生姓名（学号） 指导教师（职称） 完成时间
关于导电高分子材料的研究进展 摘要：与传统导电材料相比较,导电高分子材料具有许多独特的性能。导电高聚物可用作雷达吸波材料、电磁屏蔽材料、抗静电材料等。介绍了导电高分子材料的概念、分类、导电机理及其应用领域,综述了近些年来国内外科研工作者对导电高聚物的研究进展状况并对其发展前景进行了展望。 关键词：导电高分子；功能材料；导电机理；应用；述评。 自从1976年美国宾夕法尼亚大学的化学家MacDiarmid领导的研究小组首次发现掺杂后的聚乙炔(Polyacetylene,简称PA)具有类似金属的导电性以后,人们对共轭聚合物的结构和认识不断深入和提高,新型交叉学科)))导电高分子领域诞生了。在随后的研究中科研工作者又逐步发现了聚吡咯、聚对苯撑、聚苯硫醚、聚噻吩、聚对苯撑乙烯撑、聚苯胺等导电高分子。导电高分子特殊的结构和优异的物理化学性能使它成为材料科学的研究热点,作为不可替代的新兴基础有机功能材料之一,导电高分子材料在能源、光电子器件、信息、传感器、分子导线和分子器件,以及电磁屏蔽、金属防腐和隐身技术上有着广泛、诱人的应用前景。到目前为止,导电高分子在分子设计和材料合成、掺杂方法和掺杂机理、可溶性和加工性、导电机理、光、电、磁等物理性能及相关机理以及技术上的应用探索都已取得重要的研究进展。本文介绍了导电高分子的结构特征、导电机理及其应用领域,综述了近些年来导电高分子材料研究领域的进展状况。 1 导电高分子材料的分类 高分子导电材料通常分为复合型和结构型两大类： ①复合型高分子导电材料。 由通用的高分子材料与各种导电性物质通过填充复合、表面复合或层积复合等方式而制得。主要品种有导电塑料、导电橡胶、导电纤维织物、导电涂料、导电胶粘剂以及透明导电薄膜等。其性能与导电填料的种类、用量、粒度和状态以及它们在高分子材料中的分散状态有很大的关系。常用的导电填料有炭黑、金属粉、金属箔片、金属纤维、碳纤维等。 ②结构型高分子导电材料。 是指高分子结构本身或经过掺杂之后具有导电功能的高分子材料。根据电导率的大小又可分为高分子半导体、高分子金属和高分子超导体。按照导电机理可分为电子导电高分子材料和离子导电高分子材料。电子导电高分子材料的结构特点是具有线型或面型大共轭体系，在热或光的作用下通过共轭π电子的活化而进行导电，电导率一般在半导
液晶高分子材料的现状及研究进展 摘要：本文综述了液晶高分子材料的研究现状，包括简单介绍了液晶高分子的发展历史，结构及性能，介绍了液晶高分子研究的新进展，对液晶高分子早各个领域的应用和潜在的性能进展做了简要的阐述，并针对液晶高分子存在的问题提出了相应的建议。 关键词：液晶高分子研究应用 前言 高分子科学，以30年代H.staidinger建立高分子学说为开展.此后高分子化学有了飞跃的发展.与此同时，高分子物理化学也有相应的发展。高分子化学注重对高聚物合成以及性质的研究，而高分子物理则重点研究高聚物的结构与性能，二者相辅相成，近年来研究较多的高分子液晶材料就是两者结合的典范。 液晶现象是1888年奥地利植物学家F.Reintizer[1]在研究胆甾醇苯甲酯时首先发现的。研究表明，液晶是介于液体和晶体之间的一种特殊的热力学稳定相态，它既具有晶体的各相异性，又有液态的流动性，液晶高分子就是具有液晶性的高分子，大多数由小分子量基元键合而成，它是一种结晶态，既具有液体的流动性又具有晶体的各向异性特征。 这样人们自然会联想到具有这种结构的高分子材料。1937年Bawden和Pirie[1]在研究烟草花叶病病毒时，发现其悬浮液具有液晶的特性。这是人们第一次发现生物高分子的液晶特性，其后1950年，Elliott与Ambrose第一次合成了高分子液晶，溶致型液晶的研究工作至此展开。50年代到70年代，美国Duponnt公司投入大量人力才力进行高分子液晶发面的研究，取得了极大成就，1959年推出芳香酰胺液晶，但分子量较低，1963年，用低温溶液缩聚法合成全芳香聚酰胺，并制成阻燃纤维Nomex，1972年研制出强度优于玻璃纤维的超高强.高模量的Kevlar纤维，并付注实用，以后，高分子液晶的研究则从溶致型转向为热致型。在这一方面Jackson等作出了较大贡献，他们合成了对苯二甲酸已二醇酯与对羟基苯甲酸的共聚物，可注塑成型，这是一种模量极高的自增强液晶材料。 从应用领域分析，液晶高分子材料在电子电气行业中需求量最大且发展迅速，1998年可达3600 吨，平均年增长23.1 %；其次是通讯业，需求量约1540 吨，增长21.1%；工业界及运输业总需求量不到1700 吨，平均年增长率约为I1%。主要用于接插件、开关、继电器、模塑印刷电路板、光缆结构件、复合材料、机械手、泵/阀门组件、功能件等，极大地推动了液晶高分子技术及其它高新技术的发展。 从高分子液晶诞生到现在只有50多年的历史，是一门很年轻的学科。虽然高分子液晶[2]是具有高强度、高模量、耐高温、低膨胀系数、低成型收缩率、低密度、良好的介电性、阻燃性和耐化学腐蚀性等一系列优异的综合性能，作为液晶自增强塑料、高性能纤维、板材、薄膜及光导纤维包覆层，被广泛应用于电子电器、航天航空、国防军工、光通讯等高新技术领域以及汽车、机械、化工等国民经济各工业部门。但目前对它的研究仍处于较低的水平，理论研究较狭隘，液晶高分子尚存在制品的机械性能各向异性、接缝强度低、价格相对较高等缺点，这些都有待于进一步的改进，所以高分子液晶仍是高分子科学研究的一个热点。 1液晶高分子材料的特性[3]
第24卷 第5期大学化学2009年10月 今日化学 超分子聚合物:自组装的高分子 阎云 (北京大学化学与分子工程学院 北京100871) 摘要 简单介绍基于氢键、主客体化学、以及金属配位作用形成超分子聚合物的研究进展,着 重概述了金属配位超分子聚合物的形成、特点及其与异电荷物质的静电自组装。 最近10年,超分子聚合物作为一种通过非共价键形成的自组装的高分子在高分子和小分子自组装领域备受瞩目。顾名思义,这类分子具有超分子和聚合物的双重特点。说它是超分子,是因为这类分子是由小分子单体通过氢键、主客体化学、配位键等非共价键连接而成的分子自组装结构;说它是高分子,是因为这样的自组装结构拥有数量众多的重复单元,就像由许多结构基元聚合而成的高分子一样。不同的是,传统的高分子一般是在引发剂存在下,在一定温度和压力下通过聚合反应形成的,其聚合物骨架是由共价键连接的单体形成的。而超分子聚合物多为具有双官能团的单体在合适的溶剂中通过分子自组装自发形成的,不需要任何引发剂。由非共价键首尾连接的小分子单体构成了聚合物骨架。超分子聚合物骨架中非共价键的存在,使得这类分子的聚合与解聚可以非常容易地发生,这赋予了这类物质独特的机械、电子以及光学性质。本文介绍氢键、主客体化学以及配位作用驱动的超分子聚合物的形成及特点,并着重介绍金属配位超分子聚合物,以及基于金属配位超分子聚合物的高级静电自组装。 1 氢键诱导的超分子聚合物———可自愈及修补的高分子 氢键诱导形成的超分子聚合物一般发生在两个能够形成多重氢键的分子体系。两个分子中至少有两对互为对方的质子给体和受体的官能团,每个官能团都能与对方分子的官能团形成多重氢键。超分子化学的开创者Lehn及其合作者[1]利用氢键形成的榫卯结构在具有双官能团的ADA2ADA型质子给体与DAD2DAD型质子受体的1:1混合体系中通过自组装形成6氢键连接的单体(A:Accep t or,质子受体;D:Doner,质子给体)(如图1A所示);这样的单体通过位于尾端的给2受体进一步进行自组装,最终形成高分子结构。其结构可用图1B表示。 可以想象,如果分子中含有多个ADA或DAD基团,就可以形成交联的网络状高分子。 此外,通过首尾交互形成的多重氢键也可以形成高分子状结构。Meijer等人[2]使用ADAD2DADA型单体四重氢键的协同与定向效应制备了聚合度很高的螺旋状超分子聚合物(图2)。当一个单体中含有3个这样的四重氢键结合单元时,形成的交联结构的超分子聚合物具有热塑性弹性体的性质,在90℃解体并熔化[3](图3),因此,这类超分子聚合物具有温度修补性。 更多的实例可参见综述文章[4]。值得关注的是,虽然这类具有温度修补性能的超分子聚
2011年第31卷 有 机 化 学 V ol. 31, 2011 * E-mail: zllzll@https://www.doczj.com/doc/e315759768.html, Received September 27, 2010; revised November 16, 2010; accepted December 29, 2010. ·综述与进展· 轮烷类化合物的合成方法研究进展 纪奉元 朱亮亮* (华东理工大学精细化工研究所 结构可控先进功能材料及其制备教育部重点实验室 上海 200237) 摘要 轮烷类互锁分子因其多样的结构和性质, 多年来一直是超分子化学领域的一个热点. 综述了近年来轮烷类化合物的合成及制备方法, 包括用传统的模板法(引入氢键、疏水作用、静电效应、配位和离子诱导等超分子作用)制备轮烷类化合物. 除此之外, 还介绍了利用“Click ”化学、“穿线-收缩”、“穿线-膨胀”、自排序组织和自由基识别等新的合成手段来制备这类化合物. 关键词 超分子; 轮烷; 模板法 Progress on Synthesis of Rotaxane Analogues Ji, Fengyuan Zhu, Liangliang * (Key Laboratory for Advanced Materials and Institute of Fine Chemicals , East China University of Science & Technology , Shanghai 200237) Abstract Rotaxane-based interlocked molecular system has become a hot issue in supramolecular chemis-try for years, owing to its various structural architectures and performances. This tutorial review mainly fo-cuses on the synthetic strategies of the rotaxane analogues in recent years. The traditional template-directed strategies of rotaxane preparation including the employment of the supramolecular interaction such as hy-drogen bonding, hydrophobic effect, electrostatic interaction, coordination and ionic template are reviewed, respectively. So me no vel synthetic metho do lo gies, like “click” chemistry, “threading-fo llo wed-by-shrink- ing” and “threading-followed-by-swelling” protocol, self-sorting organization as well as radical recognition, are also introduced. Keywords supramolecular; rotaxane; template-directed strategies 超分子化学是研究分子与分子之间通过非共价键的弱相互作用(如氢键、疏水相互作用等)缔合形成的复杂而有序的超分子体系的科学. 分子机器与分子器件[1]是基于超分子化学而设计的具有多组分功能性分子系统, 到现在为止仍旧是超分子化学领域的一个研究热点. 自从制造人工芯片成为现代电子技术的重要目标之一以来, 当前普遍采用的“自上而下”的硅光刻技术正在接近其物理尺度上的极限. 制备与发展分子机器和分子开关是从分子水平上拓展芯片制备的有效手段, 即 “自下而上”的技术. 轮烷类化合物[2]作为分子机器的一种主要原型, 不仅自身可以体现独特的功能性, 而且可以成为制备应用性分子器件的化学基础. 一个轮烷(rotaxane)结构通常包含一个杆状的分子组分嵌套于一个或者多个环状分子组分, 杆状分子的两侧是大的封基(stopper)以防止环的滑脱. 轮烷的化学性质稳定, 功能比较鲜明. 与之相对的是拟轮烷(pseudorotaxane)结构, 它的杆状分子的两侧没有封基, 因此它的大环可以在一定条件下发生组装-解离运动. 拟轮烷的化学性质活泼, 功能丰富多样. 拟轮烷本身也具有和轮烷相似的性能,
导电高分子材料聚苯胺的研究进展 周媛媛,余旻 ,李松,李蕾 (郑州大学化学系, 河南郑州450001 摘要:聚苯胺(PAn是目前研究最为广泛的导电高分子材料之一。基于国内外最新研究文献, 综述了PAn的结构、导电和掺杂机理及常见的合成方法, 重点介绍了几种制备微米或纳米级PAn的方法, 并对其在各领域应用前景作了简要介绍。 关键词:导电高分子; 聚苯胺; 合成; 掺杂 中图分类号: TQ246.31文献标识码:A文章编号: 1672-2191(200706-0014-06 收稿日期:2007-06-23 作者简介:周媛媛(1983- , 女, 河南开封人, 硕士研究生, 研究方向为导电高分子材料。电子信箱:zhouyuanzy2004@https://www.doczj.com/doc/e315759768.html, 1975年L. F.Ni 等人在实验室合成了低温下具有超导性,其导电能力可与Ag 相媲美的聚硫化氮 (SN x ,实现了高分子由绝缘体向半导体或导体的成功转变。1977年日本筑波大学 Shirakawa教授发现掺杂聚乙炔(P A 呈现金属特性,新兴交叉学科——导电高分子科学诞生了。随着人们不断深入研究,相继发现了聚吡咯、聚对亚甲基苯、聚苯硫醚、聚噻吩、聚苯胺(PAn等导电高分子。由于导电高分子具有特殊的结构和优异的物化性能,使其自发现之日起就成为材料科学的研究热点。
目前,研究最广泛的导电聚合物包括 P A、聚吡咯、聚噻吩和 P A n,PA 是人们发现最早的一个有机共轭导电聚合物,也是研究较多的导电聚合物,但由于其合成工艺、力学性能和稳定性等诸多因素的限制,人们对其研究兴趣逐渐减少,而后 3种尤其是 P A n 由于原料易得、合成工艺简便、导电性和稳定性优良,倍受人们青睐,在应用研究方面已走到了前面,成为研究热点。通过深入研究导电 P A n 的物化性质,人们发现它具有许多独特的光、电、磁性能,于是便产生了许多独特的应用领域,以导电 P A n 作为基础材料,目前正在开发许多高新技术如抗静电技术、太阳能电池、全塑金属防腐技术、船舶防污技术、传感器器件、电化学和催化材料、隐身技术、电致变色等,并且在这些技术上的应用探索都已取得了重要进展,并逐步向实用化迈进,显示了 PAn 极其广阔且诱人的发展前景。 1 PAn 的结构及导电机理 1.1 PAn 的结构 [1] PAn 的分子是由氧化单元 和 还原单元 组成, Mac Diarmid 等最早给出 P A n 本征态的结构: 其中:y (y =1￣0代表 PAn 的还原程度,根据 y 的大小,P A n 主要分为以下状态:全还原态(y =1, 简称 LB 态、中间氧化态(y =0.5,简称 EB 态和全氧化态(y =0,简称PNB 态。LB 态和 PNB 态都是绝缘态,只有氧化单元数和还原单元数相等的中间氧化态通过质子酸掺杂后才可变成导体。掺杂态的 P A n 的普通分子结构为: 其中:A - 是对阴离子; x 是质子化程度的因子,代
自愈合聚合物材料 2011011743 分1 黄浩 一、背景 众所周知，高分子材料的老化和机械损伤是影响其寿命的两个重要因素，经过几十年的工艺积累，技术人员在防老化和提高机械性能上已经为其进行了大量的改进。但这些研究工作都是对其损伤进行预防，而一旦损伤产生，则就会产生薄弱点，后续破坏会更加集中于这部分微裂纹中，并可能引发宏观断裂。如下图所示： 因此对微裂纹的早期发现和修复是一个非常实际的问题。肉眼能发现的分层或由冲击所导致的宏观裂纹不难发现, 并能通过手工进行修复。常用的观察内部损伤的技术手段有超声波和射线照相术等，但由于这些技术的局限性, 加上聚合物的裂纹往往在本体深处出现, 如基体的微开裂等微观范围的损伤就很难被发现。 与合成的材料相比, 许多活着的生物系统能够对外应力以及损伤产生反应, 生物体的损伤部位会自愈合。通常这些植物体或者动物体在体系受伤时会分泌出不同的液体在受伤部位结痂或者重建。根据这种思路，现在兴起了自愈合高分子材料的研究热潮，目前研究的主要修复方法有微胶囊法、空芯纤维法、毛细血管网络法、热可逆交联反应修复法和利用弱相互作用修复等等。 二、发展概况 自愈合高分子材料的定义为：能对外界环境变化因素产生感知, 自动做出适应、灵敏和恰当的响应, 并具有自我诊断、自我调节、自我修复等功能的高分子材料。 自愈合材料的概念是由美国军方在20 世纪80 年代中期首先提出来的。 1997年美国国家自然科学基金会提出将自修复和自愈合技术列为研究重点之一。 2002年美国把军用装备的自修复、自愈合材料研究列为提升装备性能的关键技术之一，并提出了开发基于生物有机体损伤愈合原理的生物机敏材料, 旨在革新和发展新一代航空航天材料。 三、愈合方法及其研究成果 目前研究的主要修复方法有微胶囊法、液芯纤维法、毛细血管网络法、热可逆交联反