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Sticky Rouse模型及分子模拟在缔合高分子线性粘弹性行为中的研究进展

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高分子通报 2025年第2期38卷 284-297页

作者：张璐蒋诺斐邵靖宇崔翔张红东杨玉良唐萍聚合物分子工程国家重点实验室复旦大学高分子科学系上海200433

缔合高分子(associative polymers,APs)因其独特的动力学行为,在自修复、形状记忆、流变改性等多个生产生活领域中得到广泛应用。由于缔合相互作用的存在,高分子链运动与缔合反应发生耦合,这不仅赋予缔合高分子丰富的应用前景,也增加了... 详细信息

缔合高分子(associative polymers,APs)因其独特的动力学行为,在自修复、形状记忆、流变改性等多个生产生活领域中得到广泛应用。由于缔合相互作用的存在,高分子链运动与缔合反应发生耦合,这不仅赋予缔合高分子丰富的应用前景,也增加了其材料加工过程的复杂性。发展缔合高分子流变理论对于从分子层面理解其粘弹性质至关重要,不仅能够为其加工及应用条件提供指导,同时也有助于发掘缔合高分子的潜在应用,进一步拓展其应用领域。本文总结并分析了近年来国内外关于缔合高分子流变学理论的主要研究进展,重点介绍了从最基本的Rouse模型出发,基于平均场假设将缔合相互作用视为表观摩擦力的sticky Rouse模型(SRM)。结合分子模拟及相关的实验结果,验证了SRM的平均场假设的适用范围及局限性,并基于现有研究成果对缔合高分子体系流变理论的未来发展方向进行了展望。

关键词：缔合高分子 Sticky Rouse模型分子模拟线性粘弹性

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胶体光子晶体制备和应用研究进展

高分子学报 2025年第2期56卷 215-231页

作者：田丰黄翰闻田方浩赵国伟汪长春珠海光驭科技有限公司珠海519099 聚合物分子工程国家重点实验室复旦大学高分子科学系上海200433

光子晶体是通过不同折光指数的物质在空间中周期性排列来实现对光的选择性反射,从而产生结构色.胶体光子晶体因其构筑单元易于制备,成本低廉和应用广泛而备受关注.本文综述了胶体光子晶体的组装技术及其应用的最新进展和面临的挑战.胶... 详细信息

光子晶体是通过不同折光指数的物质在空间中周期性排列来实现对光的选择性反射,从而产生结构色.胶体光子晶体因其构筑单元易于制备,成本低廉和应用广泛而备受关注.本文综述了胶体光子晶体的组装技术及其应用的最新进展和面临的挑战.胶体光子晶体的组装主要采用自下而上法,包括基于物理力场的组装(如重力、离心力、电/磁场诱导组装)和流体动力学的组装(如毛细管力、剪切诱导组装).特别地,剪切诱导组装法因其在快速制备大尺寸光子晶体膜方面的潜力而受到关注.此外,还分析了不同组装技术的优缺点,并讨论了胶体光子晶体在传感器、防伪和信息显示等主要应用场景中的应用潜力及面临的机遇和挑战.最后,对光子晶体组装技术的发展趋势进行了展望,以期推动光子晶体材料的进一步发展和应用.

关键词：光子晶体单分散微球结构色分子介导剪切诱导组装

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三维光子晶体的动态色彩响应机制及应用进展

化学学报 2025年第1期 72-86页

作者：田丰李华腾赵国伟汪长春珠海光驭科技有限公司聚合物分子工程国家重点实验室复旦大学高分子科学系

三维(3D)光子晶体(Photonic Crystals, PCs)因其独特的结构和动态色彩,在智能显示、传感、防伪、信息加密、软体机器人和柔性电子等领域展现出广阔的应用前景.这类材料能够在外界刺激(如温度、pH、湿度、机械力等)下改变自身材料的有序... 详细信息

三维(3D)光子晶体(Photonic Crystals, PCs)因其独特的结构和动态色彩,在智能显示、传感、防伪、信息加密、软体机器人和柔性电子等领域展现出广阔的应用前景.这类材料能够在外界刺激(如温度、pH、湿度、机械力等)下改变自身材料的有序度、有效折光指数(neff)和晶面间距(d),从而产生可逆的动态响应,改变自身的色彩.这种颜色变化非常稳定且不会被光漂白,展现出传统染料和颜料无法比拟的优势.近年来,随着胶体粒子“自下而上”组装方法的迅速发展,极大推动了动态响应型三维光子晶体的研究和应用.本文综述了三维光子晶体在动态变色领域的基础和相关应用的最新进展,系统总结了三维光子晶体结构色材料的颜色动态调控机制,并展示了这类材料在特定领域中的典型应用.最后,本综述对动态三维光子晶体的发展前景进行了展望,旨在促进此类材料的进一步研究与应用.

关键词：三维光子晶体胶体粒子结构色动态响应可视化

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机器学习辅助高分子合成研究进展

科学通报 2025年第4期70卷 471-480页

作者：张泽熙蔡展翔张文彬吕华陈茂聚合物分子工程国家重点实验室复旦大学高分子科学系上海200433 北京分子科学国家研究中心高分子化学与物理教育部重点实验室软物质科学与工程中心北京大学化学与分子工程学院北京100871

聚合物为人类社会生活发展提供了不可或缺的物质基础.在研发聚合物材料的过程中,庞大的结构空间、复杂的聚合机制为建立聚合物材料的构效关系带来重大挑战.机器学习有望突破高分子合成研究的传统范式,推进新型聚合物材料的化学创制,近... 详细信息

聚合物为人类社会生活发展提供了不可或缺的物质基础.在研发聚合物材料的过程中,庞大的结构空间、复杂的聚合机制为建立聚合物材料的构效关系带来重大挑战.机器学习有望突破高分子合成研究的传统范式,推进新型聚合物材料的化学创制,近年来成为了高分子化学家关注的前沿领域.机器学习技术实现了反应条件、化学结构、材料性能之间潜在关联的发掘,提高了对聚合反应空间的研究效率,为反应条件优化、链结构设计提供了系统性指导.数据驱动的生物大分子结构解析是多领域关注的焦点,机器学习助力实现了蛋白质结构预测的跨越式进步,迈入了生物大分子研究的新阶段.在此基础上,结合自动化技术,发展数智化合成,进一步降低试错成本,加速聚合物材料研发,推动理论知识发展.本文对机器学习在预测聚合物性能、设计聚合物结构与合成条件、生物大分子研究中取得的重要进展进行简要介绍与讨论.目前,机器学习辅助的高分子合成研究仍面临聚合物结构表示方法有限、高质量数据稀缺、自动化技术落地合成生产困难等挑战,亟须加大研究投入,深入开展跨学科研究,发展人工智能赋能的高分子合成,推动高端材料创新.

关键词：高分子合成机器学习人工智能聚合物生物大分子

多功能聚合物基辐射制冷材料的发展近况及应用

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高分子通报 2025年

作者：刘熙远傅强邓华四川大学高分子科学与工程学院高分子材料工程国家重点实验室

随着全球变暖和温室效应的加剧，全球制冷需求日益增大，然而传统的制冷方式不仅消耗大量的能源，而且其产生的CO2和臭氧（O3）等温室气体又会导致温室效应的加剧，造成恶性循环。因此，急需发展一种清洁的冷却技术。被动日间辐射冷却... 详细信息

随着全球变暖和温室效应的加剧，全球制冷需求日益增大，然而传统的制冷方式不仅消耗大量的能源，而且其产生的CO2和臭氧（O3）等温室气体又会导致温室效应的加剧，造成恶性循环。因此，急需发展一种清洁的冷却技术。被动日间辐射冷却已被证实是一种有效的策略，它能以辐射的形式将热量传递到寒冷的外太空，在不消耗能源、不利用其他辅助设备的前提下实现制冷。本文从被动日间辐射冷却技术的原理出发，分析了日间辐射冷却薄膜/涂层材料的设计思路，并归纳了其实现多功能化的研究方向，及其主要的应用领域，最后对辐射冷却技术当前存在的挑战以及未来的发展趋势进行了展望。

关键词：全球变暖温室效应日间辐射冷却发展历程建筑降温个人热管理

三元共聚高介电性能聚酰亚胺的制备与性能研究

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华南理工大学学报(自然科学版) 2025年第1期53卷 92-100页

作者：曹贤武姚志强黄其隆曾佩佩赵婉婧华南理工大学机械与汽车工程学院/广东省高分子先进制造技术及装备重点实验室/聚合物新型成型装备国家工程研究中心/聚合物成型加工工程教育部重点实验室广东广州510640

目前,能源领域不断发展,对电容器要求不断提高,兼具高温性能和高储能的电容器已成为研究热点。其中高储能密度即要求其具备高介电常数和低介电损耗。特种工程材料聚酰亚胺(PI)因其耐高温性能而备受人们青睐,但其较低储能密度制约其应用... 详细信息

目前,能源领域不断发展,对电容器要求不断提高,兼具高温性能和高储能的电容器已成为研究热点。其中高储能密度即要求其具备高介电常数和低介电损耗。特种工程材料聚酰亚胺(PI)因其耐高温性能而备受人们青睐,但其较低储能密度制约其应用。为更好地利用聚酰亚胺的耐高温性能,从其合成原料的多样性出发,寻找优异合成路线,该研究以制备高介电常数与低介电损耗聚酰亚胺(PI),研究同分异构体2,3,3',4'-联苯四甲酸二酐(a-BPDA)和3,3',4,4'-联苯四酸二酐(s-BPDA)对聚酰亚胺介电性能的影响为目标,以a-BPDA、s-BPDA、3,3',4,4'-二苯甲酮四酸二酐(BTDA)、4,4'-双(3-氨基苯氧基)二苯基砜(m-BAPS)为原料,通过三元共聚制备了PI薄膜,从而验证方案可行性。在此基础上调配原料比例,探究最佳性能时各种原料配比。并运用傅里叶红外光谱(FTIR)分析、X射线衍射(XRD)分析、热性能分析和介电性能分析对薄膜进行表征。实验结果表明:a-BPDA、s-BPDA、BTDA和m-BAPS可成功合成聚酰亚胺薄膜;合成的薄膜仍可以保持较高的热学性能,其中a-BPDA和s-BPDA分别将聚酰亚胺的玻璃化转变温度最高提升至245.8℃和239.1℃。s-BPDA与a-BPDA对聚酰亚胺的介电性能产生不同影响,当s-BPDA与BTDA物质的量比为3∶2时,在1000Hz下sPI介电常数为4.25,介电损耗为0.0029,当a-BPDA与BTDA物质的量比为3∶2时,aPI介电常数为3.49,介电损耗为0.0023;综合对比下,s-BPDA对于聚酰亚胺的热学性能和介电性能改善效果更加明显。

关键词：聚酰亚胺三元共聚高介电常数低介电损耗

特定序列两亲性偶氮苯交替类肽的自组装与光响应行为研究

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高分子学报 2025年第1期56卷 104-113页

作者：朱熹萌张栋鑫刘帆武鹏超靳海宝林绍梁华东理工大学材料科学与工程学院上海市先进聚合物材料重点实验室上海200237

刺激响应型序列可控聚合物在传感器、光电器件、信息存储、生物医药等领域中具有广阔的应用前景,因此其精准合成一直是一项极具挑战性的研究课题.本工作通过固相亚单体合成法,设计并合成了一种新型特定序列结构、光响应的两亲性偶氮苯... 详细信息

刺激响应型序列可控聚合物在传感器、光电器件、信息存储、生物医药等领域中具有广阔的应用前景,因此其精准合成一直是一项极具挑战性的研究课题.本工作通过固相亚单体合成法,设计并合成了一种新型特定序列结构、光响应的两亲性偶氮苯交替类肽,并通过溶液自组装制备了结构均匀的蠕虫状胶束.利用耗散粒子动力学模拟,证实了侧链共轭堆积组装机理,及蠕虫状胶束内部两亲性偶氮苯交替类肽的排列方式.在紫外光和可见光的交替照射下,聚集体能够实现从蠕虫状胶束到球形胶束的可逆光致结构转变.本研究为刺激响应型序列可控聚合物的自组装研究提供了理论指导.

关键词：两亲性偶氮苯交替类肽固相合成自组装光响应性光致结构转变

集成结构性能与真实燃烧信息的阻燃材料数据库设计构建

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高分子学报 2025年第03期 420-430页

作者：王然付腾杨雅捷汪秀丽王玉忠环境与火安全高分子材料省部共建协同创新中心环保型高分子材料国家地方联合工程实验室高分子材料工程国家重点实验室四川大学化学学院

随着材料基因工程的发展，大数据与人工智能相结合的研究工具日渐成为材料科学发展的新范式.然而，该研究工具在预测有机高分子材料的阻燃性能时效果差.究其原因，与有机高分子材料固有性质主要由其自身结构决定不同，阻燃性不仅与材料... 详细信息

随着材料基因工程的发展，大数据与人工智能相结合的研究工具日渐成为材料科学发展的新范式.然而，该研究工具在预测有机高分子材料的阻燃性能时效果差.究其原因，与有机高分子材料固有性质主要由其自身结构决定不同，阻燃性不仅与材料的自身结构密切相关，还受到复杂的燃烧过程的显著影响.鉴于此，本工作提出了一种适宜于阻燃材料研究的数据库构建策略，利用数据库管理工具和虚拟燃烧器，提取聚合物结构、性能和燃烧过程数据，构建了一套基于Web界面的阻燃高分子材料数据库.该数据库不仅包含常规高分子材料数据库的材料名称、化学结构、热物性能、燃烧性能、数据源等信息，更含有聚合物真实燃烧过程中产生的热解/燃烧产物数据.该数据库为基于数据驱动的阻燃材料研发新范式提供了统一标准的、可检索的、可溯源的阻燃数据标准，为建立高质量阻燃数据集提供了基础.

关键词：阻燃材料结构性能真实燃烧数据库材料基因

集成结构性能与真实燃烧信息的阻燃材料数据库设计构建

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高分子学报 2025年

作者：王然付腾杨雅捷汪秀丽王玉忠环境与火安全高分子材料省部共建协同创新中心环保型高分子材料国家地方联合工程实验高分子材料工程国家重点实验室四川大学化学学院

关键词：阻燃材料结构性能真实燃烧数据库材料基因