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投票:高分子科学前沿2017年度十大进展

时间:2018-01-20 11:23来源:未知 作者:刷票公司 点击:
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2017年度高分子科学前沿 阅读量达4829166 次,2906334 人次。累计阅读突破1000万次。

2018年,我们热忱欢迎各大课题组给我们来稿,高分子科学前沿 将一如既往,免费发布高分子科学前沿进展,招生(硕士、博士、博士后)信息,为高分子学科和行业添动力。

即将告别2017年,高分子科学前沿小编根据阅读量,遴选出2017年发布在我们公众号上的重要进展,并邀请大家在文末参与投票(截止日期:2018年1月7日),选出您心目中的2017年高分子科学前沿十大进展。
1、Science:聚合物单链生长机理的颠覆性发现

康奈尔大学的Peng Chen,Geoffrey W. Coates,和 Fernando A. Escobedo领导的研究团队通过使用一对磁镊子、光学显微镜和光谱技术,首次实现了单链聚合物链增长的实时可视化。他们的报告内容是惊人的:单条聚合物的增长,并非是如我们所想的那样的连续稳定增长模式,而是以前没有想到的跃进过程,增链过程是由连续等待与跃进步骤交替组成。

原报道链接:Science:聚合物单链生长机理的颠覆性发现


2、《Science》可自修复愈合的硬质聚合物玻璃

我们都知道,覆水难收,破镜难重圆。东京大学教授相田卓三(Takuzo Aida)和博士研究生柳泽佑(Yu Yanagisawa)等人在研究过程中发现聚醚硫脲(TUEG3)。研究发现聚醚硫脲尽管携带稠密的氢键硫脲单元,但是异常地形成非晶态材料。以此制成的玻璃在碎裂后,按住断面几十秒钟后就能恢复原状,几个小时后实现自修复。

原报道链接:《Science》可自修复愈合的硬质聚合物玻璃
3、Science子刊:不再是溶剂,水分子还能成为超分子聚合物的聚合单体!

水分子作为自然界最常见的物质之一,其功能绝大多数被作为一种常用溶剂。把水作为超分子聚合物的重复单元或组成部分(structural water), Unbelievable! 湖南大学董盛谊课题组、西北工业大学戚震辉课题组和德国柏林自由大学Christoph A. Schalley课题组共同发展了一个利用水分子作为聚合重复单元的超分子聚合物体系。研究人员设计了一个具有三个苯并21冠7单元的超分子聚合单元。该聚合单元可以通过吸收空气中微量的水分子,形成具有高分子量和高粘性的超分子聚合物材料。这种“超分子胶水”除了表现出极强的粘附力外,还展现了可重复利用、易于清洗和无挥发性有机物等优点。

原报道链接:Science子刊:不再是溶剂,水分子还能成为超分子聚合物的聚合单体!
4、Nature :从电鳗身上获得灵感,科学家研发出模拟发电细胞的超级电源

电鳗可以产生高达100瓦特的强大电力击昏猎物,它所依赖的不是电池,而是成千上万的发电细胞,这些细胞堆叠在一起可以大量放电。瑞士弗里堡大学的Michael Mayer及同事开发了一种水凝胶基管状系统来模拟发电细胞的一些特征,并且精心设计了一个类似折纸一样的折叠结构,帮助控制放电。这样得到的电源能够产生和电鳗相仿的电压。这是首个利用潜在生物可相容性材料制成的软体、柔性、透明的电器官。作者总结表示,如果下一代设计可以改进性能,则这些系统也许将打开移植物、可穿戴设备和其它移动设备电源供应的新大门。

原报道链接:

《Nature 》从电鳗身上获得灵感,科学家利用水凝胶研发出模拟发电细胞的超级电源
5、北科大新发明:用大豆蛋白材料抵抗雾霾

PM2.5现在已经成为了人们耳熟能详的名词,它已经是当今空气污染的主要元凶,但是不可否认的是,空气污染是全方位的,雾霾天气中不仅有雾霾颗粒,还有着诸如一氧化碳、二氧化硫、甲醛等有害有机气体。北京科技大学材料科学与工程学院的郑裕东则独辟蹊径,使用生物质材料大豆蛋白分离物与细菌纤维素制造的复合材料,不仅可以同时过滤掉空气中的有害有机成分与颗粒物,并且实现了其来源绿色,降低其二次污染。

原报道链接:

北科大新发明:用大豆蛋白材料抵抗雾霾
6、小纳米颗粒的大效应,高分子纳米复合材料性能调控有新方

高分子纳米复合物由长链高分子和纳米颗粒混合而成,常用作制成注塑制品,相关制品已经广泛用于汽车、阻燃剂、包装材料、药物递送系统、医疗设备、粘合剂、传感器、薄膜及消费品等。而最近美国能源部橡树岭国家实验室(ORNL)领导的一个研究团队在研究缩小纳米颗粒的尺寸是否会影响高分子纳米复合物的机械性能时,他们发现将包含小颗粒的高分子复合物材料的温度提升10℃就可以导致复合物的粘度快速下降百万倍,而纯高分子或者含有大纳米颗粒的复合物要达到相同的效应至少需要升高温度30℃。

原报道链接:

ACS Nano 意外之获:小纳米颗粒的大效应,高分子纳米复合材料性能调控有新方
7、六种响应模式!清华大学发明“多功能材料之王”

清华大学化学系危岩与吉岩领导的研究小组则将多功能聚合物发挥到了极致,他们设计出了一种智能响应性高分子材料,竟然有着六种(热、电、光、pH、金属离子与氧化还原剂)响应模式,而以往将三种响应性集合起来就已经是难上加难了,同时它兼具自修复、智能响应、形状记忆等多种功能,堪称“多功能材料之王”。

原报道链接:

六种响应模式!清华大学发明“多功能材料之王”
8、可拉伸、可自愈、高导电柔性高分子电子皮肤实现超灵敏应变和应力传感

中国科学技术大学高分子科学与工程系徐航勋教授课题组与南京大学电子科学与工程学院、美国弗吉尼亚大学机械工程系等合作者通过构建刚性聚苯胺与柔性聚丙烯酸分子之间的链间氢键与静电相互作用并通过引入植酸分子增加交联点密度,通过溶液流延法成功制备出一种新型的高度可拉伸(~500%)的自修复导电高分子复合材料。基于此复合材料的传感器还同时具备了低检测极限(3Pa)与快速响应时间(50ms)的优点,可以精准监测人体呼吸动作,颈动脉脉搏,发声时的肌肉震动等人体生理信号。

原报道链接:

可拉伸、可自愈、高导电柔性高分子电子皮肤实现超灵敏应变和应力传感
9、高强、高韧纤维素水凝胶,“再碰我,就给你点颜色看看”

武汉大学张俐娜院士和常春雨副教授利用纤维素棉短绒浆制备得到的一种新型纤维素纤维素水凝胶展现出敏感的力致光学异性性质。该材料有望用于智能软物质力传感器。

原报道链接:

高强、高韧纤维素水凝胶,“再碰我,就给你点颜色看看”
10、南开大学黄毅教授、陈永胜教授研究团队:石墨烯泡沫-全能型太赫兹隐身材料

针对传统隐身材料无法有效对抗太赫兹波探测的挑战。南开大学黄毅教授和陈永胜教授研究团队创造性的提出了利用石墨烯泡沫作为太赫兹隐身材料的设想。该论文第一次报道了基于三维石墨烯的太赫兹隐身材料,与传统吸收体相比,这种材料由于其超高的孔隙率和长程有序的导电网络结构,具有优秀的太赫兹波吸收性能。石墨烯泡沫在0.64 THz实现了28.6 dB的太赫兹吸收效率,其有效隐身频段覆盖了整个测试频段,性能远优于大多数的公开文献。而且,三维石墨烯的比吸收性能(SATA)超过其他材料3000倍以上,给人留下了非常深刻的印象。”

原报道链接:

南开大学黄毅教授、陈永胜教授研究团队:石墨烯泡沫-全能型太赫兹隐身材料
11、Science:PE/iPP嵌段共聚物 实现废塑料高值化

每年全球将生产和使用数以亿吨计的聚乙烯和全同聚丙烯,塑料的回收成为可持续发展的重要议题。在回收过程中,直接将聚乙烯和聚丙烯,这些性质不同的聚合物简单熔融共混,其价值至少降低约5%。美国康奈尔大学Coates课题组发展了一个新的催化聚合体系,其能够用于制备序列长度可精密调控的的聚乙烯/全同聚丙烯两嵌段和多嵌段共聚物。这类新的嵌段共聚物与聚乙烯/全同聚丙烯具有良好的界面性能,并能够良好的改善回收塑料的相容性,提升材料性能。该工作在烯烃可控聚合,增容剂开发,聚合物回收利用和可持续发展等方面均具有重要意义。

原报道链接:

【重磅解读】Science:PE/iPP嵌段共聚物  实现废塑料高值化
12、高分子组装新境界!程正迪院士《JACS》报道“纳米硬币”

利用高分子组装得到的二维纳米结构是近些年来纳米科学中的研究热点,有着独特的性质。虽然利用各式各样的方法可以得到多种二维纳米结构,但可以有效制备圆形二维纳米结构的方法还很少。近日,美国The University of Akron的华裔科学家程正迪院士与Zhang Wei团队利用C60与PS的复合物的组装可以得到二维超分子结构,在形貌上类似于“硬币”。为人们制备二维结构又贡献了一个新的思路。

原报道链接:

高分子组装新境界!程正迪院士《JACS》报道“纳米硬币”
13、《Science》科学家研制出刚柔并济的仿贻贝弹性体材料

材料往往表现出在刚度和延展性之间的折衷。例如,通过增加交联密度能够增强弹性体的强度,但同时会导致其变脆、韧性降低。美国加州大学圣芭芭拉分校的Megan Valentine和同事通过将可逆铁-邻苯二酚引入干燥、松散交联的环氧网络中来规避这一固有的折衷。与其无铁前驱体相比,含铁网络的刚度、拉伸强度和拉伸韧性提高了两到三个数量级,同时获得了可恢复的滞后能并保持了其原始可拉伸性。

原报道链接:

《Science》科学家研制出刚柔并济的仿贻贝弹性体材料
14、《德国应用化学》长春应化所崔冬梅课题组:简单单体制备高性能新材料

在顺丁胶中引入乙烯结构单元,不但可以极大地降低原料成本和对丁二烯单体的依赖性,而且可以减少聚合物中不饱和双键的含量,显著提高聚丁二烯橡胶的耐老化、耐臭氧和耐磨等性能,拥有巨大的潜在应用价值和广阔的市场前景。中国科学院长春应用化学研究所崔冬梅课题组长期致力于新材料和新催化剂的开发,吴春姬副研究员和刘波副研究员聚焦乙烯与丁二烯共聚这一挑战性课题,开发出杂环稠合金属钪烷基配合物催化乙烯和丁二烯共聚合,成功制备出乙烯结构单元含量高达45 mol%的新型顺丁橡胶。与传统的顺丁橡胶相比,该新型橡胶拉伸强度高,抗冷流性好。

原报道链接:

《德国应用化学》长春应化所崔冬梅课题组:简单单体制备高性能新材料

15、武汉大学张俐娜院士团队利用KOH/尿素水溶液制备高强度透明甲壳素膜

甲壳素是一种重要的天然结晶多糖,具有优秀的亲水性、抗菌性、化学反应性、生物相容性和生物可降解性,可用于制备功能凝胶、高效吸附材料、生物支架、药物载体、酶和细胞固定化模板、生物传感器和创伤敷料等。但是,甲壳素分子链含有大量的分子间和分子内氢键相互作用,并且具有复杂的多层次结构,因此在大多数溶剂中难以溶胀和溶解。武汉大学张俐娜院士团队蔡杰教授提出基于KOH/尿素水溶液的高效、节能、“绿色”途径制备高强度透明甲壳素膜。研究发现,中和条件和脱乙酰化程度是影响甲壳素分子链氢键相互作用和疏水相互作用的主要因素。进一步对水凝胶拉伸取向后得到的甲壳素膜拉伸强度、杨氏模量和断裂功达到226MPa、7.2 GPa和20MJ·m-3,远高于已有文献报道的结果。

原报道链接:

武汉大学张俐娜院士团队《先进功能材料》利用KOH/尿素水溶液制备高强度透明甲壳素膜
16、吉林大学孙俊奇教授:高机械强度和高弹性的透明可修复弹性体

对于聚合物弹性体而言,高的机械强度和良好的弹性是追求的目标。但通过增加弹性体材料的交联度实现机械强度增强的同时,会导致弹性体的拉伸性能和恢复性能的下降。因此,如何制备同时具有高机械强度和良好弹性的聚合物弹性体是长期困扰人们的难题。吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室孙俊奇教授领导的研究小组利用基于氢键的聚合物,制备了性能优异的聚合物弹性体材料,该弹性体高度透明,且同时具有高的机械强度、大的形变和良好的弹性。更为重要的是,该弹性体材料具有优异的修复性能,在延长了弹性体材料的使用寿命的同时,提高了材料的可靠性。

原报道链接:

吉林大学孙俊奇教授课题组:高机械强度和高弹性的透明可修复弹性体
17、东南大学杨洪教授:超快响应、超强力学性能的近红外光致形变高分子材料

东南大学化学化工学院杨洪教授课题组在近红外光致形变高分子材料研究领域取得重要进展,科研团队研制了第一例以化学键合方式直接嵌入近红外光热转换基团的液晶弹性体材料。

▲ 图为近红外光致形变高分子材料的超快响应速度

原报道链接:

《JACS》东南大学杨洪教授团队:超快响应、超强力学性能的近红外光致形变高分子材料
18、华南理工大学发明可多次循环回收利用的先进复合材料

华南理工大学袁彦超副研究员带领研究人员,经过两年半的努力,合成出可降解回收的基于普通共价键结构的新型高性能热固性树脂,进一步采用碳纤维织物增强、制备出可多次循环回收利用的先进复合材料。这项研究工作首次实现了碳纤维在先进复合材料领域的多次无损回收和循环再利用。

原报道链接:

华南理工大学发明可多次循环回收利用的先进复合材料
19、华南理工大学自修复海洋防污涂料取得新进展

海洋生物污损是海洋资源开发与利用中遇到的一个国际性难题,也是制约海洋经济发展和维护海防安全的技术瓶颈之一。华南理工大学海洋工程材料团队长期围绕环境友好海洋防污材料开展工作,设计了一种可重涂、自修复的有机硅聚脲材料。该自修复材料与防污剂构成的体系可以使DCOIT呈线性可控释放,在实海中具有优异的静态防污性能,同时,该体系还具有良好的基底粘附性能,损伤后可实现自修复。

▲ 图为有机硅聚脲自修复涂料的海洋实验(180天).

原报道链接:

华南理工大学自修复海洋防污涂料取得新进展
20、《自然·通讯》高分子力化学新突破——多模式力敏团

如何制备对外力敏感程度不同的力敏团并将多种力响应特性融合到单个力敏团(多模式)中是高分子力化学面临的巨大挑战之一。来自厦门大学翁文桂课题组、吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室张文科教授课题组、利物浦大学化学系Roman Boulatov教授课题组三方携手合作,报道了一类基于大环肉桂酸二聚体的多模式力敏团。该工作为后续多模式力敏团的设计合成和力响应材料的开发提供了范例。

原报道链接:

《自然·通讯》高分子力化学新突破——多模式力敏团
21、一种用于制备具有自修复功能的超疏水、超疏油水基表面整理技术

现有的超双疏涂布技术绝大多数采用有机溶液体系,在生产过程中不仅有环境污染和安全隐患等问题,而且增加了制备成本。用水基涂料来制备性能稳定、牢固好的超双疏表面一直是一个技术难题。澳大利亚迪肯大学(Deakin University)林童教授团队报道了一种用水基涂料来制备超双疏表面的方法。该团队将一种含氟表面活性剂、疏水纳米颗粒和含氟硅烷耦合剂共同分散于水中,制备出了稳定的三元分散液。然后采用简单的浸渍或喷涂方法,将这种水基分散液涂布于基材表面,经过烘干处理,使基材表面呈现优秀的超双疏性能。所制备的超双疏涂层具有很好的耐磨和耐洗牢度,在反复上千次的物理磨损和上百次的标准洗涤之后,能依然保持超双疏性能。

原报道链接:

一种用于制备具有自修复功能的超疏水、超疏油水基表面整理技术
22、不一样的“界面聚合”连接两个相反的世界

中国科学院理化技术研究所王树涛研究团队,提出新的界面聚合方法,实现了水凝胶和油凝胶的共价连接,制备出水凝胶/油凝胶Janus膜。利用膜两侧水凝胶和油凝胶的性质差异,实现了膜的弯曲方向和弯曲程度的可控调节,并以此制备出简易的液体泄漏报警装置。这种新的界面聚合方法适用于多数不互溶乙烯基单体分子体系,为新型功能聚合物的设计和制备提供了新思路。

原报道链接:

不一样的“界面聚合”连接两个相反的世界
23、北化尹梅贞教授和港科大唐本忠院士合作:机械力对分子自组装形貌的可逆调控

北京化工大学尹梅贞教授课题组和香港科技大学唐本忠院士合作,巧妙地将力响应基团螺吡喃和易组装基团萘酰亚胺通过酰胺键连接(P1分子),首次实现了机械力对分子自组装形貌的可逆调控,同时作为一种多刺激响应型材料,P1在压力传感、光传感等领域有着潜在应用。

原报道链接:

北化尹梅贞教授和港科大唐本忠院士合作《先进功能材料》--机械力对分子自组装形貌的可逆调控
24、郑州大学申长雨院士团队:熔体加工制备连续化纤维束 实现油水分离

目前,海上原油和有机试剂泄露造成的污染已变经成全球性环境问题,因此,开发出能够治理大规模油或有机试剂泄露的方法一直备受人们关注。来自郑州大学材料科学与工程学院的郑国强教授和郑州大学橡塑模具国家工程研究中心的刘春太教授及刘宪虎博士(共同通讯)通过一种绿色环保的高分子熔体加工方法(即挤出成型方法)成功地制备了一种具有多孔结构的高密度聚乙烯纤维束。研究发现制备的多孔材料由于多级粗糙度的引入,使其具有良好的疏水亲油特性,水接触角可以达到141°,油接触角为0°。该多孔材料可以通过吸附/离心的方法实现油品的回收以及多孔材料的循环利用。在对饱和吸附的多孔材料进行离心处理后,材料会产生变形,但是随后多孔材料又可以通过吸油膨胀恢复原状,在100次吸附/离心循环之后,仍能保持较高的吸附量,体现出优异的耐用性能。另外,该材料也具有良好的泵吸能力,可以应对大范围的油和有机试剂泄漏事故。

原文献链接:

郑州大学申长雨院士团队:熔体加工制备连续化纤维束  实现油水分离
25、Science:史上最强分子结,有望创造出新一代高分子材料

在曼彻斯特大学化学学院教授David Leigh的带领下,研究团队的研究人员开发出一种让多条分子链交织在一起的新方法。利用该方法制备出的分子结状结构达到了前所未有的紧密度和复杂程度。这个分子结由含有192个原子的长约20纳米的分子链经8次交叉所形成的闭合分子环构成。利用该成果有望创造出全新一代的先进材料。

原文献链接:

Science:史上最强分子结,有望创造出新一代高分子材料

(责任编辑:刷票公司)
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