基于离子特异性效应调控界面高分子性能

It is important to study the modulation of ion-specific properties of macromolecules at interfaces because the studies will be helpful for developing the methods to control the properties of interfacial macromolecules and will also be useful for designing new types of interfacial polymeric materials. In this project, we plan to develop a new kind of method to modulate the properties of interfacial macromolecules based on specific ion effects to solve the common problems existed in this research area. By use of interfacial characterization techniques, we plan to employ several types of typical macromolecules to study the influences of specific ion-hydrocarbon group, ion-polar group, ion-charged group, ion-aromatic group interactions and the specific ionic properties on the basic physiochemical properties of interfacial macromolecules such us chain conformation, chain hydration and chain charge density. After the achievement of controlling of the basic physiochemical properties, we plan to extend the ion-specific modulation of properties of interfacial macromolecules to other fields including the heterogeneous catalysis, desalination, unexpected pH responses and interactions with proteins and cells. We will focus on how the specific ion effects can be used to enhance the functionalized properties of the interfacial macromolecules. The implementation of this project will help us to build and develop the methods to modulate the properties of interfacial macromolecules. This project will also be useful for developing new types of interfacial polymeric materials.

研究基于离子特异性效应调控界面高分子性能，对于发展界面高分子调控方法，设计新型界面高分子材料有重要意义。本项目中，针对目前调控方法存在的一些共性不足之处，申请人拟基于离子特异性效应，创立一种新的调控界面高分子性能的方法。本项目计划以聚电解质等几类典型高分子为研究对象，利用界面表征手段系统研究离子与碳氢基团、极性基团、电荷基团、芳香环基团间的特异性相互作用以及离子本身特异性性质对界面高分子链构象、链水化程度、链电荷密度等基本性质的影响，实现离子特异性效应对界面高分子基本性质的调控。在此基础上，进一步将调控拓展延伸至界面高分子催化性能、海水淡化性能、反常pH响应特性以及与生物体相互作用方面，重点研究如何利用离子特异性效应提升界面高分子功能特性。本项目的实施，将为建立和发展基于离子特异性效应调控界面高分子性能的新方法提供实验依据，并为设计和开发具有新型特性的界面高分子材料提供理论指导。

研究基于离子特异性效应调控界面高分子的性能，对于发展界面高分子调控方法，设计新型界面高分子材料具有重要意义。本项目中，项目负责人系统研究了不同界面高分子体系的离子特异性效应，澄清了离子特异性效应对界面高分子性质的影响，并进一步实现了基于离子特异性效应调控界面高分子的性能。具体如下：基于特异性离子对相互作用，澄清了抗衡离子种类对强聚电解质刷性质的影响；基于离子特异性效应，实现了对弱聚电解质刷pH响应性的调节；阐明了正负电荷基团间距对甜菜碱型聚两性离子刷离子特异性效应的影响，并进一步利用相关离子特异性效应调控蛋白质在聚两性离子刷表面的吸附；利用海洋中存在的离子调控酶的活性，从而实现了利用离子特异性效应调控生物降解型高分子海洋防污材料的性能；基于离子的夺水竞争作用以及离子的极化氢键作用，利用离子特异性效应调控高分子催化剂的性能。此外，项目负责人还研究了混合溶剂以及拥挤环境中高分子的离子特异性效应，阐明了相关作用机制；并实现了基于离子特异性效应调控水凝胶的性质。本项目的实施，为建立和发展基于离子特异性效应调控界面高分子性能提供了实验依据，并为设计和开发新型高分子材料提供了指导。