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天津大学封伟教授团队特邀综述:偶氮基超分子聚合物的结构设计与应用
2019-11-20  来源:高分子科技

  超分子聚合物是高分子科学与自组装技术交叉融合所产生出的新研究方向,兼具传统聚合物和易加工、环境响应和自修复等特性。偶氮基超分子聚合物因对光照、温度、pH值等外界刺激具有快速、智能的响应,而成为分子马达、形状记忆、液晶材料、太阳能热存储、编码与读取、智能加密等领域潜在的应用材料之一。

图1  文章封面

  近日,天津大学封伟教授团队撰写了题为“Structural Design and Application of Azo-based Supramolecular Polymer Systems”的特邀综述,梳理总结了近十几年来偶氮基超分子聚合物材料的结构设计原则及其相关应用的重要发展历程,同时,结合本团队的研究成果,预测和展望了未来偶氮基超分子在结构设计及应用的新思路。该论文最近在Chinese Journal of Polymer Science期刊上作为第12期封面文章正式发表(Doi: 10.1007/s10118-019-2331-z)。

图2  文章摘要图

  偶氮及其衍生物作为一类小分子,不同环境下可实现两种不同异构体的可逆光化学转变,通过超分子作用实现偶氮基团与聚合物的结合,使偶氮基超分子聚合物兼具操纵分子运动功能,快速、温和、可逆的作用。此外,由于偶氮基超分子聚合物的反式异构体具有一定的热力学稳定性,异构化过程中无副产物,因此当今研究涵盖储能、机械传动和智能传导等各个领域。

  文章主要分为五个部分。第一部分梳理了偶氮基超分子体系的分子结构设计原理;在第二和第三部分,根据结构设计原理,分别探讨了制备偶氮基超分子聚合物的分子间相互作用(主客体相互作用、氢键和静电相互作用)和典型分子结构(主链、侧链和树枝状结构)。第四部分整理了近几年偶氮基超分子的最新研究成果,重点介绍了多功能传感器、液晶、探测器和光热储能四个方面的应用探索。最后,在第五部分,对偶氮基超分子聚合物的瓶颈问题、发展方向、应用前景以及面临的挑战进行了展望。

图3  基于偶氮基超分子的不同驱动设计机理

图4  偶氮基超分子在液晶方面的应用

图5  偶氮基超分子在储热方面的应用

  总之,发展新型超分子聚合体系和可控聚合策略,探索非共价键的加合性对于超分子聚合物性质的影响规律,构建基于超分子聚合物及其复合材料并实现其功能应用,有助于拓展超分子聚合体系在生命、环境、信息、能源等领域的应用,展望偶氮基超分子聚合物领域的未来发展。

  该论文的第一作者为博士生研究生俞慧涛,通讯作者为封伟教授,论文得到国家杰出青年基金(51425306),国家自然科学基金等项目的经费支持。

  论文链接:https://doi.org/10.1007/s10118-019-2331-z

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(责任编辑:xu)
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