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無機離子聚合與新型聚合材料的創制
首次構建出無機離子寡聚體并可以通過“無機離子聚合”全新途徑可塑地構建出無機材料，實現“像制造塑料一樣制造無機物”（Nature 2019）并可以進一步實現無機材料的相互融合（Science 2021）。
一、項目分類
重大科學前沿創新
二、成果簡介
首次構建出無機離子寡聚體并可以通過“無機離子聚合”全新途徑可塑地構建出無機材料，實現“像制造塑料一樣制造無機物”（Nature 2019）并可以進一步實現無機材料的相互融合（Science 2021）。這些成果突破了無機塊體材料依賴高溫燒結定形的傳統途徑，可以在常溫條件下實現構建，為功能材料的制備提供革命性的科學新基礎，特別適合在生物體內開展仿生合成。目前已經顛覆性地實現以下突破：
1）結合生物礦化實現人體牙釉質的再生（Sci Adv 2019），再生層與天然牙釉結構完全一致，擁有相同的生物力學特性。該工作打破了傳統口腔醫學中牙釉質不能再生的認知，引領新一代口腔材料從“填充型”轉變為“再生型”。目前已進入轉化研究階段，樣品能夠高效地修復牙齒表面的微小缺損。
2）結合傳統有機聚合發展出有機-無機共聚新技術，可以制備出有機-無機共聚物（Angew Chem Int Ed 2020）。與傳統的有機無機復合材料不同，共聚型新材料能夠在分子尺度上實現有機和無機相之間的相互融合，從而構建出結構完全均一、具有優異力學性能的輕質高強材料。特別是在傳統高分子材料中引入無機離子鍵可以顯著增強材料原有的力學性能，例如通過無機離子寡聚體可以大幅度改善傳統塑料材料。
“無機離子聚合”可以構建出柔性無機離子材料，開發出礦物基塑料替代新材料，被稱為“石頭變塑料” （Adv Mater 2022）。礦物基塑料材料與傳統塑料相比在保持制備可塑性和結構韌性的同時，具有高強、高硬和高熱穩定性等新特征，而其礦物的本質特征還可以使材料能夠融入到自然的礦物循環中，為解決塑料污染問題提供新策略，是一種環保型的新材料。
浙江大學
2022-07-22
聚合物熱電材料
給體片段以氟原子修飾的n型給受體聚合物熱電材料，利用聚合物鏈間的給受體相互作用維持聚合物的電子遷移率，通過引入氟原子增加聚合物的電子親和性以提高n摻雜效率，兩者的協同作用大幅度提高了聚合物的n型電導率。通過進一步提高聚合物的塞貝克系數，成功地將n型給受體聚合物的熱電性能提高了三個數量級。引入氟原子的聚合物的n型電導率提升至1.3 S/cm，功率因子提升至4.6 μW/mK2，是目前n型給受體聚合物熱電材料的最佳性能。?通過對聚合物在摻雜狀態下的電子順磁共振譜、紫外光電子能譜和X射線光電子能譜的表征證明了氟原子的引入提高了聚合物的n摻雜能力。場效應晶體管器件結果則表明氟原子的引入提高了聚合物在n摻雜狀態下的電子遷移率。這兩者的協同作用使得該聚合物的電導率相比沒有引入氟原子的聚合物提高了1000倍。此外，掠入射X射線衍射、原子力顯微鏡以及導電原子力顯微鏡實驗證明了氟原子的引入改變了聚合物的分子排列，提高了聚合物與摻雜劑的混溶性，使聚合物從“局部摻雜”的狀態轉變為“均勻摻雜”狀態，從而維持了摻雜聚合物較高的n型塞貝克系數。
北京大學
2021-04-11
光變色聚合物材料
光致變色聚合物具有光學各異性的晶體所特有的雙折射性，在某個溫度范圍內兼有液體和晶體二者特性，也稱為流動的晶格。具有變色聚合物的多數物質呈現螺旋狀分子結構的有機化合物構成，多數為液晶聚合物，通常螺距（P）在可見光范圍內，當螺距為可見光區某一波長時，就顯示對應的色彩，如紅、綠、藍色，三基色是顯示各種顏色的基礎，三基色按照不同的比例合成產生千萬種顏色的變化。自發現100多年了，在幾度至幾十度，能達到寬溫100℃以上的變色材料很少，特別是變色聚合物研究起步晚，變色區間窄而不穩定，東北大學制備的變色聚合物寬達250℃以上，最高達300℃以上，居國際領先，寬溫變色物質為應用提供技術基礎。變色聚合物具有下列獨特性能： 1.修復功能，表明材料可以在高低溫之間反復使用。 2.光致變色性能。選擇反射與選擇透過：在外界光源照射下，垂直于觀察綠色聚合物膜時，看到綠色，即反射綠光，而透過光為紅光，即選擇透過；Bragg反射：斜觀察綠板為藍色或藍紫色，取決于觀察角度。這種獨特性能是其它物質不具有的。以上性能性能用于防偽具有原創性。 本項目經過十幾年的理論與技術創新研究，發明并研制出具有選擇反射的光功能高分子材料，實驗研究表明，它具有獨特的光學、電學和熱學性能，除可用作不可復制的防偽材料（它是集一級、二級和三級防偽于一身的防偽材料）外，還可以在光學（如光學開關、屏蔽材料）、輕工（如服裝、裝飾、涂層、紡織）、信息（新型大容量信息存儲材料）等領域獲得奇特的應用。 從表中可見彩色聚合物無論在研究與生產都具有原創性與先進性 獲7項專利，核心技術獲得國家技術發明二等獎。
東北大學
2021-04-11
聚合物復合PTC材料
聚合物復合PTC材料是近年來在國際上發展很快的高科技產品，該種材料其電阻隨溫度作非線性變化，具有正溫度系數（即所謂PTC特性），當溫度上升到某一值時，電阻急劇增加。利用這一特性做出的自控溫加熱材料，能根據環境溫度自動調節輸出功率，具有保溫和控溫的功能。美國將此項技術列為不轉讓類技術。 與陶瓷PTC材料相比，聚物合復合PTC材料具有成本低，易于加工
西安交通大學
2021-01-12
聚合物熱電材料的研究
聚合物熱電材料因其低毒性、質輕、柔性和可大面積加工等優勢在可穿戴自供電器件方面具備很好的應用前景。 一個高性能的熱電器件同時需要 p 型與 n 型兩種材料。聚合物在摻雜之后的電導率 對 聚合物材料的熱電性能起到了關鍵 的 決定 作用。 目前 ， P 型聚合物的電導率已經超過 1000 S cm -1 ，相比之下，僅有幾例 n 型聚合物的電導率超過 1 S cm -1 。
北京大學
2021-04-11
阻燃聚合物復合材料
1）適用于PP的新型無鹵阻燃體系 特點：無鹵素，低添加量，力學性能優良，加工熱穩定性好2）常規鹵素阻燃劑的微膠囊包覆技術 特點：提高初始熱分解溫度，降低阻燃劑用量，降低鹵素釋放量，阻燃效率高3）新型膨脹型阻燃劑的微膠囊包覆技術 特點：提高初始熱分解溫度，環保，阻燃效率高，提高阻燃劑與聚合物相容性，力學性能優良，阻燃劑耐水性好
四川大學
2021-04-14
有機聚合物電致發光材料（PLEDs）
PLEDs光電功能材料具有良好的溶解性、成膜性和熱穩定性，高量子效率的熒光特性，良好的半導體性能，即能傳導電子或空穴，或兩者兼具。本項目系列產品可用于顯示器件、太陽能電池、生物傳感、壓力傳感、印刷電路等領域。
東南大學
2021-04-10
醫用抗菌、潤滑聚合物涂層材料
隨著科學技術的發展和人們健康意識的提高，生物材料在臨床醫學上的應用也越來越廣泛。各種人工生物材料如，人工導尿管、人工體腔引流管、人工靜脈導管、人工血液透析或腹膜透析管、人工氣管插管、人工心臟瓣膜、人工骨、人工聲帶等廣泛使用。統計顯示，全球每年有上百萬的生物材料制成的醫療裝置植于體內，僅在北美每年的尿路導管（urethral cathers and urinary stents）的使用量就高達1億支。但是，生物材料在給臨床治療帶來便捷的同時，仍存在某
四川大學
2021-04-14
由聚合物納米中空膠囊制備絕熱聚合物材料的方法
本發明公開了一種由聚合物納米中空膠囊制備超級絕熱聚合物材料的方法，該方法首先利用雙親性大分子可逆加成斷裂鏈轉移試劑制備聚合物納米膠囊，然后制備膠囊間交聯劑，最后按膠囊與膠囊間交聯劑質量比2.5:1至0.8:1的比例，將膠囊間交聯劑與聚合物納米膠囊乳液混合，調節pH至3.0～6.8，于60～90oC溫度下反應30min至24h，使乳液凝膠化，再通過四氫呋喃置換出納米膠囊中的核芯石蠟，真空干燥得到聚合物納米多孔材料；本發明制備工藝簡單，孔隙率和孔徑大小可以通過改變納米膠囊乳液的固含量、醚化三聚氰胺甲醛樹脂的用量以及納米中空膠囊自身空隙率調節，并且該多孔材料相對于傳統的絕熱材料具有很高的力學強度。
浙江大學
2021-04-13
定向高導熱 PFA 聚合物復合材料
本成果涉及一種石墨烯在全氟烷氧基樹脂（PFA）聚合物基材中定向排布的導熱新材料。其復合材料熱導率在平行于石墨烯排布方向，可達 25 W/(m·K) 以上，是原聚合物基材全氟烷氧基樹脂（PFA）熱導率的約 100 倍
北京科技大學
2021-02-01