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本項(xiàng)目開發(fā)了一種具有規(guī)整垂直孔道多孔膜的制備方法，主要是以嵌段共聚物為原料，利用溶劑蒸汽退火形成垂直的微相結(jié)構(gòu)，再選擇性溶脹將分散相轉(zhuǎn)化為孔道。溶劑蒸汽退火是將聚合物膜暴露于溶劑蒸汽中，溶劑分子進(jìn)入膜內(nèi)部，促進(jìn)分子鏈運(yùn)動(dòng)，形成規(guī)整排列的分相，具有室溫下可操作、簡(jiǎn)單方便的特點(diǎn)。選擇性溶脹致孔是一種物理方法，該過程不存在化學(xué)反應(yīng)，無質(zhì)量損失，可以根據(jù)溶脹條件有效調(diào)控孔徑。孔徑可在10-50nm范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)，膜厚可在20nm-50微米之間調(diào)節(jié)。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:壓電駐極體是具有強(qiáng)壓電效應(yīng)的柔性駐極體材料，因其表現(xiàn)出“類鐵電性”和，也稱為鐵電駐極體，是一類新型的人工智能和新能源材料。它的壓電性源于雙極性空間電荷在聚合物基體上的取向排列，以及材料特殊的微孔結(jié)構(gòu)。壓電駐極體膜是具有強(qiáng)壓電效應(yīng)的新型柔性壓電功能膜，與傳統(tǒng)壓電材料的壓電效應(yīng)起源有本質(zhì)區(qū)別。 與壓電陶瓷和傳統(tǒng)的鐵電聚合物（例如聚偏氟乙烯PVDF及其共聚物）相比較，壓電駐極體具有一些獨(dú)特的性能：壓電駐極體在提高壓電活性的同時(shí)還擁有聚合物的高柔韌性、薄膜型（厚度可低至40μm）、超輕（體密度可低至330kg/m3）、低成本、低電容率、可大面積成形，以及低聲阻抗（0.03MRayl）等特點(diǎn)。經(jīng)過特殊工藝制備的壓電駐極體薄膜的準(zhǔn)靜態(tài)壓電系數(shù)d33高達(dá)1000pC/N，這一數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于PVDF（約25 pC/N）及其共聚物P(VDF/TrFE)。因此，壓電駐極體組合了壓電陶瓷和鐵電聚合物薄膜各自的優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)防、醫(yī)療、航空航天、綠色能源（例如寬頻帶振動(dòng)能量采集器、生物運(yùn)動(dòng)能量采集、海浪發(fā)電等）、控制、通訊（例如自供能微型無線傳感網(wǎng)絡(luò)）、智能結(jié)構(gòu)、電聲換能器、空氣耦合超聲換能器等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。應(yīng)用范圍:柔性薄膜傳感器、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、人體健康監(jiān)測(cè)、無損檢測(cè)、觸覺傳感器、電子肌膚、聲吶、空氣耦合超聲波換能器、微能量采集器等多個(gè)領(lǐng)域。項(xiàng)目階段:小規(guī)模生產(chǎn)效益分析:目前芬蘭的Emfit公司是唯一能夠大批量生產(chǎn)聚丙烯（PP）壓電駐極體功能膜的生產(chǎn)商，采用的技術(shù)主要由兩部分構(gòu)成：微孔結(jié)構(gòu)薄膜制備和電極化處理。在微孔 薄膜制備階段，首先將聚丙烯樹脂與無機(jī)礦物顆粒（例如CaCO3和TiO2）熔融共混，然后擠出成聚丙烯-礦物顆粒復(fù)合薄板，最后雙向拉伸形成微孔結(jié)構(gòu)的薄膜。在電極化處理階段采用電暈極化方式。而我們擬采用的技術(shù)是：以低廉價(jià)格的商品聚丙烯包裝材料為原材料，采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的多次壓縮氣體膨化工藝調(diào)控薄膜微結(jié)構(gòu)和機(jī)電性能，獲得高活性聚丙烯壓電駐極體膜。利用該技術(shù)生產(chǎn)出功能薄膜的活性遠(yuǎn)高于芬蘭商品膜，最高可達(dá)50倍。

壓電駐極體是具有強(qiáng)壓電效應(yīng)的柔性駐極體材料，因其表現(xiàn)出“類鐵電性”和，也稱為鐵電駐極體，是一類新型的人工智能和新能源材料。它的壓電性源于雙極性空間電荷在聚合物基體上的取向排列，以及材料特殊的微孔結(jié)構(gòu)。壓電駐極體膜是具有強(qiáng)壓電效應(yīng)的新型柔性壓電功能膜，與傳統(tǒng)壓電材料的壓電效應(yīng)起源有本質(zhì)區(qū)別。 與壓電陶瓷和傳統(tǒng)的鐵電聚合物（例如聚偏氟乙烯PVDF及其共聚物）相比較，壓電駐極體具有一些獨(dú)特的性能：壓電駐極體在提高壓電活性的同時(shí)還擁有聚合物的高柔韌性、薄膜型（厚度可低至40µm）、超輕（體密度可低至330kg/m3）、低成本、低電容率、可大面積成形，以及低聲阻抗（0.03MRayl）等特點(diǎn)。經(jīng)過特殊工藝制備的壓電駐極體薄膜的準(zhǔn)靜態(tài)壓電系數(shù)d33高達(dá)1000pC/N，這一數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于PVDF（約25 pC/N）及其共聚物P(VDF/TrFE)。因此，壓電駐極體組合了壓電陶瓷和鐵電聚合物薄膜各自的優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)防、醫(yī)療、航空航天、綠色能源（例如寬頻帶振動(dòng)能量采集器、生物運(yùn)動(dòng)能量采集、海浪發(fā)電等）、控制、通訊（例如自供能微型無線傳感網(wǎng)絡(luò)）、智能結(jié)構(gòu)、電聲換能器、空氣耦合超聲換能器等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。

聚合物多層光學(xué)膜代表著光學(xué)膜技術(shù)的最高水平，在光電 子相關(guān)產(chǎn)業(yè)有廣泛的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品市場(chǎng)完全被美國(guó) 3M、日本東麗等跨國(guó)公司所壟斷。項(xiàng)目擬通過設(shè)計(jì)一維、二維光子晶體結(jié)構(gòu)，利用光子晶體結(jié)構(gòu)的禁帶實(shí)現(xiàn)不同能量的光子進(jìn)行選擇性透過，來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的光譜選擇（例如紅、藍(lán)光雙帶通濾波器）和偏振態(tài)調(diào)控。產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)和產(chǎn)業(yè)化，可填補(bǔ)國(guó)產(chǎn)高端光學(xué)膜產(chǎn)品市場(chǎng)空白。 

制備對(duì)可見光透過良好，而對(duì)紫外線和紅外線有優(yōu)良的阻隔作用，并且價(jià)格低廉，易于加工的建筑用或車用太陽(yáng)膜是非常有應(yīng)用價(jià)值和實(shí)際意義的。現(xiàn)今市場(chǎng)上的太陽(yáng)膜，一般是采用沉積或?yàn)R射的方法在聚合物薄膜或直接在玻璃上沉積制備的一層或多層金屬或金屬氧化物，主要利用金屬膜或金屬氧化物膜對(duì)紅外線進(jìn)行吸收和反射。但由于這種方法所需設(shè)備復(fù)雜昂貴，而且填充的金屬及金屬氧化物的成本也不低廉，所以制備低成本且性能優(yōu)良的太陽(yáng)膜成為一種需求。本項(xiàng)目采用價(jià)廉易得的炭黑作為填充物，與聚合物復(fù)合制備太陽(yáng)膜。炭黑作為一種典型的吸光物質(zhì)，對(duì)紫外線和紅外線有很強(qiáng)的吸收特性，但炭黑易團(tuán)聚，在聚合物基體中不易分散，造成薄膜不同區(qū)域可見光和紫外線及紅外線的透過率差異很大，另外炭黑粒子的分布不均，也會(huì)造成成膜性能差，薄膜韌性不能達(dá)到應(yīng)用要求。本項(xiàng)目首先通過對(duì)炭黑進(jìn)行改性，改善其在聚合物基體中的分散，并使改性炭黑粒子的尺寸遠(yuǎn)小于可見光的波長(zhǎng)，粒子和基體的折射率盡量匹配，從而減小粒子填充的體積份數(shù)。炭黑經(jīng)過改性后，其填充的聚合物復(fù)合薄膜將具有較好的透明性，同時(shí)又能在一定程度保持對(duì)紫外線和紅外線的強(qiáng)吸收特性,使這種復(fù)合薄膜作為太陽(yáng)膜使用成為一種可能。本項(xiàng)目詳細(xì)研究了改性炭黑在基體中的分散狀況，并對(duì)復(fù)合薄膜的光學(xué)特性進(jìn)行了重點(diǎn)研究, 解決可見光透過率與紅外線阻隔這一對(duì)矛盾，從而制備符合太陽(yáng)膜性能要求的新型復(fù)合薄膜。另外，制備復(fù)合薄膜的方法簡(jiǎn)單，操作時(shí)無需復(fù)雜昂貴的設(shè)備，因此應(yīng)用前景廣闊。

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(xié)同作用大幅度提高了聚合物的n型電導(dǎo)率。通過進(jìn)一步提高聚合物的塞貝克系數(shù)，成功地將n型給受體聚合物的熱電性能提高了三個(gè)數(shù)量級(jí)。引入氟原子的聚合物的n型電導(dǎo)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(duì)聚合物在摻雜狀態(tài)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(chǎng)效應(yīng)晶體管器件結(jié)果則表明氟原子的引入提高了聚合物在n摻雜狀態(tài)下的電子遷移率。這兩者的協(xié)同作用使得該聚合物的電導(dǎo)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(dǎo)電原子力顯微鏡實(shí)驗(yàn)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(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椤熬鶆驌诫s”狀態(tài)，從而維持了摻雜聚合物較高的n型塞貝克系數(shù)。

本發(fā)明提供了一種具有雙峰孔結(jié)構(gòu)的多孔聚合物材料，該多孔聚合材料中具有開孔結(jié)構(gòu)的大泡孔和閉孔結(jié)構(gòu)的小泡孔。其制備方法如下：(1)以兩種熱塑性聚合物為原料，在室溫預(yù)混，然后進(jìn)行熔融共混并成型；(2)將步驟(1)所得共混物坯體置于反應(yīng)釜中，通入超臨界流體進(jìn)行處理，處理過程中控制反應(yīng)釜中的壓力和溫度使其中的流體保持在超臨界狀態(tài)，當(dāng)超臨界流體在共混物坯體中達(dá)到飽和后，將反應(yīng)釜的溫度降低20～80℃，然后通過快速降壓法將反應(yīng)釜中的壓力降至常壓使共混物坯體發(fā)泡，冷卻定型；(3)將步驟(2)所得具有閉孔結(jié)構(gòu)小泡孔的聚合物材料浸泡于刻蝕液中進(jìn)行刻蝕，當(dāng)所述聚合物材料中的兩種聚合物之一完全溶解后，將其取出，即得。

目前我國(guó)對(duì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目包括酸堿度、溫度、濁度、色度、溶解氧、磷及磷酸鹽、氨、氮、硝酸鹽、硫化物、有毒害金屬離子、有機(jī)物、農(nóng)藥、油脂及各類有毒害化合物約40多個(gè)項(xiàng)目，其中約有90%以上的項(xiàng)目都可通過傳感器來實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)。實(shí)現(xiàn)電化學(xué)傳感器對(duì)水質(zhì)進(jìn)行科學(xué)管理的關(guān)鍵在于傳感器的響應(yīng)速度、靈敏度、穩(wěn)定性及選擇性。本產(chǎn)品具有以下優(yōu)點(diǎn)：導(dǎo)電聚合物具有高的穩(wěn)定性、氧化還原的可逆性和顯著的化學(xué)記憶性而成為化學(xué)與生物傳感器制造的新型材料，它克服了小分子媒介體在反應(yīng)中易于流失，操作復(fù)雜，

光致變色聚合物具有光學(xué)各異性的晶體所特有的雙折射性，在某個(gè)溫度范圍內(nèi)兼有液體和晶體二者特性，也稱為流動(dòng)的晶格。具有變色聚合物的多數(shù)物質(zhì)呈現(xiàn)螺旋狀分子結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物構(gòu)成，多數(shù)為液晶聚合物，通常螺距（P）在可見光范圍內(nèi)，當(dāng)螺距為可見光區(qū)某一波長(zhǎng)時(shí)，就顯示對(duì)應(yīng)的色彩，如紅、綠、藍(lán)色，三基色是顯示各種顏色的基礎(chǔ)，三基色按照不同的比例合成產(chǎn)生千萬種顏色的變化。自發(fā)現(xiàn)100多年了，在幾度至幾十度，能達(dá)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(qū)間窄而不穩(wěn)定，東北大學(xué)制備的變色聚合物寬達(dá)250℃以上，最高達(dá)300℃以上，居國(guó)際領(lǐng)先，寬溫變色物質(zhì)為應(yīng)用提供技術(shù)基礎(chǔ)。變色聚合物具有下列獨(dú)特性能： 1.修復(fù)功能，表明材料可以在高低溫之間反復(fù)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(shí)，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(lán)色或藍(lán)紫色，取決于觀察角度。這種獨(dú)特性能是其它物質(zhì)不具有的。以上性能性能用于防偽具有原創(chuàng)性。 本項(xiàng)目經(jīng)過十幾年的理論與技術(shù)創(chuàng)新研究，發(fā)明并研制出具有選擇反射的光功能高分子材料，實(shí)驗(yàn)研究表明，它具有獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)和熱學(xué)性能，除可用作不可復(fù)制的防偽材料（它是集一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)防偽于一身的防偽材料）外，還可以在光學(xué)（如光學(xué)開關(guān)、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(chǔ)材料）等領(lǐng)域獲得奇特的應(yīng)用。 從表中可見彩色聚合物無論在研究與生產(chǎn)都具有原創(chuàng)性與先進(jìn)性   獲7項(xiàng)專利，核心技術(shù)獲得國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。

本項(xiàng)目以聚合物驅(qū)采出液為研發(fā)的重點(diǎn)，以 TL 為起始劑(TL 為多乙烯多 胺、甲醛、雙酚 A 為原料合成的起始劑)合成開發(fā)出具有多枝型的聚醚原油破乳 劑，形成了包括 15 種二嵌段、15 種三嵌段、3 種三嵌段的破乳劑系列產(chǎn)品，目 前已完成中試試驗(yàn)。