聚合物纳米杂化高性能光功能材料

近年来材料科学与技术的不断发展,对光学材料提出了高性能化和多功能化的需求,为此,研究者们结合传统有机聚合物光学材料和无机光学材料的优势,提出了备受关注的聚合物纳米粒子杂化的策略.本文首先概述了针对杂化材料透光性进行控制的杂化方法,指出杂化方法的选择很大程度上与材料性质尤其是纳米相的性质相关,而杂化方法的目的则在于实现纳米杂化材料的透光性控制,纳米杂化光功能材料实现功能的前提即为透光性.随后,分别介绍了聚合物纳米杂化策略在高折射率材料与发光材料中的应用.对于高折射率材料,总结了提升材料折射率的不同策略.对于发光材料,总结了基于聚合物相和纳米相之间不同的相互作用而采用各种杂化方式以及相关的性能提升.接下来,讨论了聚合物纳米杂化光功能材料在光学和机械、热学、表面性能方面的调控手段和性能提升的策略.最后,提出了下一代光学杂化材料所面临的困难与挑战,以进一步推动这一领域的发展.     

高折射率聚合物-无机纳米光学杂化材料的设计与制备及其应用

传统的高折射率聚合物光学材料,可以通过向聚合物中引入一些芳香环,含硫基团以及除氟以外的其他卤素原子来提高聚合物光学材料的折射率,但是就目前的研究现状来看,这类纯聚合物光学材料的折射率一般都低于1.8.而将具有高折射率的无机纳米粒子引入到聚合物中,所制备的聚合物-无机纳米光学材料的折射率能够达到1.8以上.而且这类高折射率聚合物-无机纳米光学杂化材料同时具有高分子光学材料和无机材料的双重优点,具有广泛的应用前景.鉴于当前高折射率聚合物-无机纳米光学杂化材料发展之迅速和其研究与开发的重要性,并结合目前国内外的研究现状,本文就高折射率聚合物-无机纳米光学杂化材料的设计、制备方法及其相关应用做一个比较系统的介绍,同时对这类材料在未来研究中所应注意的问题也提出了相应的看法.     

聚合物／二氧化钛纳米杂化材料的研究进展

聚合物/二氧化钛纳米杂化材料可综合不同组分材料的优势,实现性能优化,满足实际应用中对材料的需求。本文详细介绍了本课题组近几年来在聚合物／二氧化钛纳米杂化材料的设计与制备方面的研究进展,主要涉及聚合物负载光催化剂和聚合物光稳定与光降解两方面内容。     

Cd基化合物纳米晶-有机聚合物杂化太阳能电池研究进展

有机-无机杂化太阳能电池因其结合了有机材料和无机材料各自的优势而引起了人们的广泛关注和研究. Cd基化合物纳米晶因其具有制备方法简单、尺寸及形貌可控、载流子迁移率高和稳定性好等优点而成为最早被研究的一类无机受体. 本文介绍了有机-无机杂化太阳能电池的结构及原理, 分析了影响有机-无机杂化太阳能电池效率的三个主要因素, 分别是开路电压(V_oc)、短路电流(J_sc)和填充因子(FF). 从改善Cd基化合物纳米晶的合成方法, 增加Cd基化合物纳米晶和有机聚合物间的界面接触, 以及优化Cd基化合物纳米晶和有机聚合物所用溶剂和所占比例等方面阐述了近年来Cd基化合物纳米晶-有机聚合物杂化太阳能电池的研究进展. 并展望了Cd基化合物纳米晶-有机聚合物杂化太阳能电池的发展方向.     

聚合物纳米杂化材料的控制合成、自组装及功能化

聚合物纳米杂化材料的制备及功能化是当前国际前沿研究课题之一.特殊结构的聚合物可以通过分子间特殊相互作用,在纳米尺度上自发地组装成具有特殊结构和形态的集合体,这类材料在新材料、电子以及生物医学等领域具有广泛的应用前景.本文介绍国内外,特别是厦门大学在双亲性分子及嵌段共聚物的模板自组装、基于POSS单体纳米构筑单元以及POSS嵌段聚合物自组装的有机/无机纳米杂化材料、模板控制导电高分子材料纳米形态构筑等领域材料的可控合成和组装,与此同时对相关材料的性能及功能化应用进行了简要的讨论.     

聚酰亚胺无机纳米杂化材料

聚酰亚胺（PI）作为一种功能材料,具有良好的介电性、优良力学性能,已被广泛应用于航空航天及微电子领域,但其明显的吸水性和热膨胀性限制了其在高温和精密状态下的应用。无机纳米材料具有很低的热膨胀系数和较低的吸水性,非常适合于对PI的改性。本文阐述了PI纳米杂化材料的制备方法。概要介绍了PI纳米杂化材料的类型、特点、性能及应用领域,并对这类材料的发展前景进行了综述。     

CdSe纳米晶/共轭聚合物太阳电池的制备与性能研究

采用有机金属液相法制备了平均粒径为5 nm的CdSe纳米微球(ns-CdSe), 并将其与共轭聚合物(MEH-PPV或P3HT)共混制备了太阳电池器件. 透射电镜(TEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)及荧光光谱(PL)研究结果表明, CdSe纳米晶呈均匀的球状颗粒, 在近红外区具有良好的吸收和荧光性能; 加入CdSe纳米晶能够有效地淬灭共轭聚合物的荧光. 在AM1.5模拟太阳光(光强为100 mW/cm2)照射下, ns-CdSe/MEH-PPV共混体系太阳电池器件性能测试结果为: 短路电流ISC为1.56 mA/cm2, 开路电压VOC为0.75 V, 填充因子FF为34.5％, 光电转换效率η为0.40%; 对于ns-CdSe/P3HT共混体系, 其ISC为1.93 mA/cm2, VOC为0.65 V, FF为38.4%, η为0.48%.     

杂化材料的制备、性能及应用

较详细地介绍了杂化材料的概念及其制备方法、性能和应用。重点是有机高分子－无机杂化材料的制备、性能及应用。     

高折射率有机/无机纳米杂化透明膜层材料的制备与性质研究

采用溶胶-凝胶法,将钛酸酯和硅烷偶联剂（KH-560）进行共水解,经涂膜、固化,制备了一系列含有无机二氧化钛纳米相的无机/有机杂化膜层材料,通过不同方法对杂化膜层的微结构、光学、机械和热性质进行了表征.结果表明,所得到的有机/无机纳米复合膜层,在可见光范围内的透过率均在90%以上,同时具有较好的耐热性和较高的折射率（nd=1.47～1.73）,并且膜层与基材的附着性好,铅笔硬度达到4～5 H.     

纳米晶/聚合物太阳能电池

纳米晶/聚合物太阳能电池作为一种新型光伏器件成为近年来的研究热点。通过改变纳米晶的形貌及尺寸来调节材料本身的带隙从而改善光吸收特性,并且无机半导体材料本身具有高的电子迁移率和良好的热稳定性,以上特性使该类电池具有巨大的发展潜力。本文从纳米晶的种类、形状和尺寸、表面配体及纳米晶与聚合物界面性能等方面综述了纳米晶/聚合物太阳能电池的研究现状。纳米晶形貌、太阳光利用率和载流子传输效率是影响电池效率的主要因素。文中指出开展窄带隙纳米晶的合成、优化纳米晶/聚合物电池结构、解析纳米晶与聚合物界面激子传输机理等改善该类电池性能的途径,旨在为提高纳米晶/聚合物太阳能电池的效率提供借鉴经验。     

聚合物基纳米复合功能纤维材料研究进展

通过纳米材料与纤维基体的复合制备出聚合物基纳米复合材料,使其兼具纳米材料的功能性和聚合物的易加工性。本文综述了纳米复合阻燃纤维、纳米复合抗紫外纤维、纳米复合抗菌纤维和纳米复合导电纤维材料及纳米复合功能纤维的研究现状,包括纳米材料的改性、设计构筑及其复合聚合物、复合材料纺丝和功能性评价。提出未来聚合物基纳米复合纤维的几个主要发展方向:纳米材料的结构设计及可控制备与功能复合技术、成纤高聚物纳米改性技术,以及纳米复合纤维后整理加工技术;开发多功能复合产业用纤维,以及利用纳米技术开发战略性新兴产业用功能纤维;智能纤维的开发研究;纳米复合功能纤维及纺织品的生态安全性及系统评价。     

多功能有机及聚合物电致发光材料

有机、聚合物薄膜电致发光是近几年来国际上一个研究热点。有机、聚合物材料载流子传输能力较差,因而人们将目光转向具有载流子传输能力的多功能电致发光材料。本文主要就多功能材料的类型、合成、功能等方面作了简单介绍。     

不同结构形态二氧化硅/高分子复合微凝胶材料制备研究

敏感性二氧化硅/高分子微凝胶复合材料既具有二氧化硅良好的化学稳定性、低毒性和易于功能性,又具有敏感性高分子微凝胶对外界环境（如温度、pH等）的刺激响应特性,因而广泛应用于药物控释、吸附分离、载体和微反应器等重要领域。本文根据二氧化硅和敏感性高分子复合结构的不同,对二氧化硅/高分子核-壳型复合微凝胶、高分子/二氧化硅核-壳型复合微凝胶及杂化网络结构二氧化硅-高分子复合微凝胶等三类复合材料的制备研究进展进行较为详尽地阐述和分析。     

高折射率聚酰亚胺研究进展

聚酰亚胺作为一种高性能的功能材料在各个领域应用广泛,但较低的折射率限制了其在光学领域的应用。为了有效提高聚酰亚胺的折射率,许多学者研究了多种方法。本文介绍了国内外的研究团队制备高折射率聚酰亚胺的最新研究进展,总结了提高聚酰亚胺折射率的方法主要分为以下几种：在聚酰亚胺的主链引入硫原子;掺杂无机粒子进行杂化改性;开创新的合成工艺,通过详细论述上述几种方法的合成路线以及所得产物的性能,指出了合成高折射率聚酰亚胺的总趋势。     

高折射率高透明性半脂环聚酰亚胺的合成与性能

采用脂环二酐单体2,3,5-三羧基环戊烷基乙酸二酐（TCAAH）分别与两种含硫芳香族二胺单体,4,4′-双(4-氨基苯硫基)二苯硫醚 (3SDA)与2,7-双(4-氨基苯硫基)噻蒽 (APTT)通过两步法制备了两种半脂环聚酰亚胺（PI）.制备的PI薄膜在可见光波长范围内（400～700 nm）具有优良的透明性,400 nm处的透过率超过85％.此外,该系列薄膜还具有良好的耐热稳定性,氮气中的起始热分解温度超过480℃,玻璃化转变温度超过250℃.PI薄膜在632.8 nm处的折射率大于1.68,双折射小于0.006.为了进一步提高PI薄膜的折射率,初步考察了PI前体溶液聚酰胺酸（PAA）与高折射率无机TiO2纳米粒子的复合工艺.结果表明,PI-TiO2薄膜同样具有良好的透明性,632.8 nm处的折射率达到1.76     

水凝胶在人工眼角膜上的研究进展

理想的人工角膜植入材料要求物理化学性质稳定、生物相容性好、透光性高以及透气性好等,同时还应具有一定的折射能力,使得植入后能够达到矫正视力的目的。水凝胶因良好的生物相容性,及其对水溶性代谢产物如葡萄糖、营养物质、氧气等高的透过性,在眼科材料领域得到了非常广泛的应用。本文主要介绍了水凝胶材料在人工角膜上的研究进展,包括天然高分子水凝胶、合成高分子水凝胶、IPN互穿网络水凝胶以及高折射率有机-无机复合水凝胶。     

折射率梯度型塑料光纤棒的制备与模拟

采用溴苯作为高折射率掺杂剂,通过界面凝胶聚合法制备了折射率呈梯度型分布的塑料光纤棒.研究发现,在聚合反应前期,混合物在真空与60～70℃的条件下聚合,而后期反应在高压气氛中进行,可以消除光纤棒中的气泡或真空泡.利用Vrentas-Duda自由体积理论,对梯度型折射率分布的形成进行了分析,建立了物理模型,并进行了模拟分析