可聚合纳米材料杂化光功能有机共聚凝胶玻璃研究

The novel functional polymerizable carbon quantum dots (CDs) will be prepared using one-pot in-situ pre-functionalization method established by Young Fund through the design and selection of carbon sources, cement sources and polymerizable groups. The CDs and/or other polymerizable nano and aryleneethynylene materials, with high optical performance, can be introduced and covalently connected to solid hybrid glass host material and appropriate nanomaterials by host-guest precursor molecular copolymerization, physical compatibilizing, fast sol-gel and other method in this project. So, the nanomaterials, organic polymer components and matrix precursor can be mixed in widely/arbitrary ratios and molecular level uniformity without phase separation, leading to high performance, broadband, easy-processed, long-time stable nanohybrid copolymeric gel glasses, coatings, films and devices. It is available to get a new kind of molecular level organicinorganic chemically copolymeric nanocomposite, and accomplish the successful application of broadband-large wavelength laser protection and optical copolymeric materials in practical devices. The relative importance of strcture-property of novel organopolymer -nanomaterial-xerogel glass, pore structure of glass and integration optical limiting protective mechanism will be investigated. This technique is promising to be a versatile tool to design and prepare new optical materials as well as nanocomposite and hybrid organic-inorganic copolymeric materials.

采用青年基金项目建立的一步原位预功能化法制备高光学功能可聚合碳量子点。通过碳源、胶源和可聚合基团的设计和选择，并拓展到其他可聚合纳米材料和聚芳炔，创造性地采用主客体前体分子共聚、原位生长等技术，实现有机、纳米光功能材料、杂化玻璃网络的共价键连接和任意掺杂；并使用物理增容、快凝胶等物理复合技术，实现多种光功能材料在固体基质中的分子水平复合和结构调控，协同优化，突破光功能杂化玻璃当前存在的掺杂浓度和性能受限问题，制备出结构和性能可控的高性能、宽波段、高透明、易加工、长寿命、耐极端环境有机共聚杂化光功能固体玻璃、涂层、薄膜及相关器件样件。研究全新有机-纳米材料-凝胶玻璃/聚合物杂化体系的光限幅和发光原理及机理、性能与结构关系，着重研究杂化材料共聚制备技术、组成、结构状态与性能机理的关联，为新型光功能及杂化材料的设计制备乃至纳米复合和纳米共聚有机无机杂化材料的通用制备技术平台奠定理论和技术基础。

实现光功能材料在透明固体玻璃基质中共价链接、高浓度和任意掺杂具有重要的理论意义和应用价值。本项目通过碳源、胶源和可聚合基团的设计和选择，设计制备了一系列可聚合碳纳米材料（碳点、石墨烯量子点、石墨烯），并拓展到其他可聚合纳米材料和聚芳炔，创造性地采用主客体前体分子共聚、原位生长等技术，实现有机、纳米光功能材料、杂化玻璃网络的共价键连接和任意掺杂；并使用物理增容、快凝胶等物理复合技术，实现多种光功能材料在固体基质中的分子水平复合和结构调控，协同优化，突破光功能杂化玻璃当前存在的掺杂浓度和性能受限问题，制备出结构和性能可控的高性能、宽波段、高透明、易加工、长寿命、耐极端环境有机共聚杂化光功能固体玻璃、涂层、薄膜及相关器件样件。实现基于新型可聚合共聚材料的光限幅、激光防护、发光LED、喷墨打印、紫外屏蔽等固体光电器件样件应用。研究全新有机-纳米材料-凝胶玻璃/聚合物杂化体系的光限幅和发光原理及机理、性能与结构关系，着重研究杂化材料共聚制备技术、组成、结构状态与性能机理的关联，为新型光功能及杂化材料的设计制备乃至纳米复合和纳米共聚有机无机杂化材料的通用制备技术平台奠定理论和技术基础。本项目目前共发表SCI论文2篇，受邀撰写国际英文专著章节2篇，申请专利3项，邀请报告4次，口头报告2次，并进一步发展为多项科研项目和合作研究。