半刚性嵌段共聚物的凝聚态结构及其光电性能研究

由共轭高分子和柔性链段组成的半刚性共轭段-柔性链段嵌段共聚物，因其兼具嵌段共聚物的自组装行为和共轭高分子的光电性能而备受瞩目。本项目主要目的是研究半刚性共轭段-柔性链段嵌段共聚物在溶液及薄膜体系的凝聚态结构及其光电性能。一方面，深入考察嵌段共聚物在溶液及薄膜体系的凝聚态结构形成及演变的各种影响因素和动力学路径，通过改变溶剂对不同嵌段的选择性、薄膜厚度、溶剂蒸汽处理时间等实现对其凝聚态结构的调控，明确链的刚性特征对相形态形成和演变的影响，掌握构建各种凝聚态结构的规律。另一方面，研究半刚性共轭段-柔性链段嵌段共聚物在不同凝聚态结构下的光电性能，同时，将半刚性共轭段-柔性链段嵌段共聚物和不同发光物质络合，利用各种凝聚态结构为模板，研究半刚性共轭段和发光物质复合纳米结构的光电性能，揭示其凝聚态结构－光电性能关系。

含有半刚性聚噻吩的嵌段共聚物兼具嵌段共聚物的自组装行为和共轭高分子的光电性能，受到人们的广泛关注。为此，我们开展了半刚性聚噻吩嵌段共聚物的合成及其凝聚态结构的研究，包括合成了聚（3-己基噻吩）-b-聚氧化乙烯刚性-柔性二嵌段共聚物，研究了该嵌段共聚物的结晶行为及光物理行为，对嵌段共聚物体系的溶液态及薄膜态的凝聚态结构进行了有效调控，研究了不同溶剂、不同浓度、超声处理、不同聚噻吩长度、络合金属盐、溶剂蒸气退火处理等各种手段对其凝聚态结构的影响，掌握了一些调控聚噻吩嵌段共聚物凝聚态结构的规律。同时研究发现，将半刚性的聚噻吩结晶形成的纳米纤维在一定浓度和流速范围通过微米级别的孔洞时可以发生从线性纤维到球形聚集体的转变，在不同流速场下纤维的过孔方式和纤维自身的松弛时间有关。我们从实验结合理论计算给予了详细的解释，该研究结果表明利用过孔方式改变聚噻吩嵌段共聚物的凝聚态结构是一个有效途径。另外，聚噻吩溶液的溶解方式不同会导致其溶液中的晶核结构不同，在溶液的陈化过程会影响聚噻吩的结晶方式，最终形成不同形貌的纳米纤维。. 通过这些实验研究，我们对半刚性聚噻吩体系的分子排列和凝聚态结构进行了较为精细和有效的调控，总结了一些调控聚噻吩凝聚态结构的规律性认识。这些工作的开展，不仅帮助我们理解链的刚性特征对凝聚态形成及演变的影响，同时为聚噻吩半刚性链体系的自组装及性能优化提供了依据。