三重氢键"定域"组装制备微结构可调光电复合膜

本项目设计合成新型端基带有氢键活性基团的线形-树枝状嵌段共聚物主体材料。利用嵌段共聚物自组装特性以及该聚合物的分子识别能力，拟实现偶极偶氮苯功能分子参与复合体系的微相分离，通过三重氢键相互作用将客体分子"定域"组装于所形成的纳米微相结构中，并通过控制客体载入量来调控形成的纳米微结构尺度和形状，从而获得线形-树枝状嵌段共聚物-偶极偶氮苯小分子复合膜材料。研究不同特征的空间限域环境对偶极偶氮苯分子的聚集行为、取向效率的影响，揭示微观环境、客体聚集行为与复合膜材料的宏观光电响应性质之间的作用规律。利用偶极分子在电场极化下有序排列的特性以及偶氮基团的光致顺反异构特性，研究在紫外光照下材料内部分子尺度上偶氮苯的分子形变对微相结构的影响，考察复合膜材料能否发生光诱导仿生动态行为，即研究复合材料的光致形变能力。为推广和发展利用氢键"定域"组装法制备微结构可调型功能复合膜材料提供理论和实验依据。

利用超分子氢键组装技术，使功能客体分子定向组装于嵌段共聚物微相分离后形成的特殊微相区域中，从而制备有各种有序微结构的功能复合膜是超分子科学家们最重视的研究方向之一。首先，本项目按计划完成了相关主体聚合物和客体小分子的设计合成和结构表征，分别得到项目书中设计的线形树枝状嵌段共聚物和端基由氢键官能团修饰的偶极小分子。嵌段共聚物经热退火与客体分子自组装得到了相应的纳米微相结构。通过透射电镜（TEM）、红外（FTIR）光谱和差热分析(DSC)测试等手段对膜层内部的纳米结构进行了表征，通过二次谐波（SHG）方法对该膜层的光电效应进行了测试，获得了膜层微相结构对宏观光电性质影响等相关规律。此外，在调研基础上，本项目研究内容中增加了合成制备PEG型可光交联嵌段共聚物膜、PS-b-P4VP和PS-b-PEO线形两嵌段共聚物与带羧基的功能客体分子进行单重氢键组装的研究，以求比较和探索基于单重氢键组装的嵌段共聚物/功能分子复合膜微观结构和宏观性质。研究发现，利用嵌段共聚物与功能分子氢键组装制备得到的内部形成有序微相结构的聚合物复合膜具有较高气体选择性和透过通量。总之，本项目研究结果证明嵌段共聚物与功能分子氢键自组装方法为功能膜内部结构与宏观性质间相关规律研究提供了有效途径，具有重要研究价值。