聚合物

“3D打印”，最近很火。然而3D打印在大尺寸、大批量、低成本、低能耗等方面，却没有优势。是否有一种方法能快速、节能、批量成型加工各种性能的聚合物？伊利诺伊大学的两位著名院士Jeffrey Moore与Nancy Sottos联手发表新作，从弹性体到热固树脂，各种性能的聚合物通过前端聚合，一键快速成型。 什么是前端聚合？将室温下稳定的引发剂（或催化剂）溶解在单体中，二者不会自发反应。将体系局部加热，在热源附近激活引发剂，单体开始聚合。聚合放热成为新的热源，使聚合反应逐渐向外扩散，直到所有单体全部聚…

石油聚合物，来源于不可持续的化石资源，在工业和人类生活中起着举足轻重的作用。但是，伴随而来的是不断增加的塑料废物正在破坏陆地生态系统，海洋环境和食物链。从1950年到2016年，全世界产生了大约数百万甚至数千万吨的废塑料，覆盖了650万海里，远远超过了全球海洋塑料的最大负荷量（44万吨）。因此，迫切需要开发生物可降解的天然聚合物基高分子先进材料，如纤维素和木质素基功能材料。然而，目前天然聚合物的强度、可加工性和功能性仍然很难和石油聚合物相提并论。 天然木材具有高强度，坚固性，弹性和生理运输等综合…

聚合物一旦能形成结晶，其模量和耐热性会显著提高，虽然众多研究者在该领域进行了广泛研究，但是对聚合物结晶的认识仍然不足。这是因为聚合物结晶过程受到动力学因素制约，经常会产生非平衡结晶状态。 人们往往采用立构规整的聚合物来研究聚合物的结晶过程，因为这种聚合物比较容易结晶。而像PMMA和PS这种无规立构聚合物就很难结晶，至今人们也不明白这类聚合物为什么不能结晶。 PMMA有三种立构形式（等规、间规和无规），由于其结构单元之间摩擦力很大，而且α甲基和甲酯侧基也会阻碍PMMA链的堆积，因此PMMA的结晶非…

电介质电容器具有快速的充放电、高能量密度以及质轻等优势，被广泛用于先进电子领域以及脉冲能量设备中。随着电子电气行业的飞速发展，人们对于电介质电容器储能密度的要求越来越高。通常情况下，一般从电介质的介电常数和击穿性能两方面来提高电介质的储能密度。 因此，人们通常会考虑添加高介电无机填料来提高电介质的介电常数来提高其储能性能。但大量无机填料的添加会导致电场在电介质中发生严重的畸变，势必会削弱电介质的击穿性能，使其储能密度始终无法得到有效提升。 近日，四川大学傅强教授课题组在聚合物基储能电介质领域取得…

印刷电子产品在柔性、耐磨性和大尺寸器件方面具有巨大的潜力。这些产品中最基本的材料平台需要导电、半导体和介电元件。尽管其他几类材料相比，介电材料还没有得到广泛的研究，但已经在许多全印刷器件的功能中起着关键的作用。例如，作为无源元件，电容结构是大多数印刷电子系统所必需的，构成了各种电路的基础，包括谐振器、滤波器、存储器元件和电容应变/接触传感器。除了可印刷性外，这些应用要求介电材料在器件的使用寿命内能提供并能保持稳定的电性能和机械完整性。 聚氨酯（PU）是一类高拉伸强度、耐划伤、耐腐蚀、耐溶剂的聚合…

与DNA和蛋白质等天然生物聚合物不同，合成聚合物具有不同的分子量分布。 这种分布是通过分散度值(Ɖ)来衡量的，其对聚合物的性能有很大的影响。但目前调整分散性的方法在单体种类、嵌段共聚物和可达到的分散性范围方面存在局限。 大多数人误认为高Ɖ材料是不理想的，并且其通常具有较低的端基保真度，大多数论文报道在可控自由基聚合下获得低Ɖ聚合物。然而，最近人们认识到高和低Ɖ聚合物都表现出独特的特性和功能。因此，开系统地调整分散性的策略是非常有必要的。 近日，苏黎世联邦理工学院Athina Anastasaki…

随着人们对先进大功率储能设备的热切追求，加之传统锂离子电池的能量密度已近饱和，具有高理论能量密度的金属锂电池受到社会各界的广泛关注。然而，金属锂与电解质间的高反应性以及不可控的锂枝晶生长等问题，不但会影响电池的电化学性能，而且会带来一系列安全隐患，极大地限制了金属锂电池的大规模应用。通过众多研究者对此问题的深入研究，已开发出多种策略来抑制锂枝晶生长，提高电池的循环稳定性，改善电池的安全性能。 北京师范大学化学学院李林教授课题组长期从事锂电池中隔膜及聚合物电解质等关键材料的研究，主要聚焦于功能聚合…

设计和制备传输效率高效的质子通道对于物质分离、生物传感、能量转换、纳米流体器件等领域的进一步发展至关重要。近几年，仿生科学家受到水通道蛋白结构的启发，开发了一系列类似结构的高效水/质子通道，单个通道的最高传输效率可达3.4×10-12cm-3/s[Science 357, 792–796 (2017)]，比水通道蛋白还高一个数量级。但是，这些仿生通道内部结构是均质的，并不能像水通道蛋白那样可以对水/质子进行单方向传输。 为了解决这一问题，近日，澳大利亚莫纳什大学王焕庭院士、 Zhang Huac…

目前，可以说人类生活在一个由合成聚合物制成的材料世界中，合成材料已成为现代生活和全球经济不可或缺的组成部分。 它们的年产量正在逐年增加，预计到2050年将达到11.2亿吨。但是，目前合成聚合物的生产和处置遵循的是一种不可持续的线性经济模式，包括“化石原料，获取，制造，使用，处置”，单向线性框架（如图1）。 这种线性经济模型无法解决消费后聚合物废物的报废问题，不仅迅速耗尽了有限的自然资源，而且遭受了巨大的经济损失，并在全球范围内加剧了塑料污染恶化的后果。 出于各种原因，目前回收聚合物特别是塑料（在…

通过库仑力吸引的简单构件，通常可以形成更为复杂的结构，这样的结构处处可见，从岩盐到超晶格纳米粒子。然而，在微米尺度上，由水里的胶体与带相反电荷的物质形成晶体这样简单的想法却难以实现，而是形成非平衡结构，如团簇和凝胶。尽管各种系统已被设计用于生长二元晶体，但在水环境中天然的表面电荷难以用来组装晶体材料。 近日，美国纽约大学的Stefano Sacanna等研究者通过一种称为聚合物衰减库仑自组装(PACS)的方法在水中形成了离子胶体晶体。结晶的关键是使用一种中性聚合物，使粒子之间保持一定的距离，从而…