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多臂星形链拓扑结构对嵌段共聚物非平衡态自组装行为的影响
1
作者
杨晓
孙德文
《应用化学》
2025年第8期1087-1095,共9页
嵌段共聚物通过自发的自组装行为能够在纳米尺度上形成多种多样的有序结构,并且由于这些纳米有序结构在电池电极材料、先进半导体器件和三维光子晶体等多个领域具有重要的应用前景,因此其成为高性能材料科学领域的研究人员重点关注的研...
嵌段共聚物通过自发的自组装行为能够在纳米尺度上形成多种多样的有序结构,并且由于这些纳米有序结构在电池电极材料、先进半导体器件和三维光子晶体等多个领域具有重要的应用前景,因此其成为高性能材料科学领域的研究人员重点关注的研究对象。随着高分子合成技术的不断发展,越来越多其他类型的链拓扑结构被合成出来,例如,多臂星形链拓扑结构。虽然链拓扑结构对嵌段共聚物平衡态自组装行为的影响已经为研究人员所熟知,并且被广泛应用于所需要的嵌段共聚物有序结构的稳定化,但是对于嵌段共聚物非平衡态自组装行为,目前还很少考虑链拓扑结构的影响。在本研究中,通过设计多臂星形A(CB)m快速组分变化嵌段共聚物体系,基于多臂星形ABm嵌段共聚物体系中热力学稳定的六角堆积柱状有序结构,利用C嵌段组分的快速组分变化构建不稳定状态,研究了C嵌段的数目(m的数值)和长度对以这些不稳定状态为起点的非平衡态自组装行为的影响。通过研究发现,m的数值越大,以构建的不稳定状态为起点,相应的非平衡态自组装行为最终能够到达有序结构的A组分体积分数范围越小,当2≤m≤4时,以构建的不稳定状态为起点,相应的非平衡态自组装行为最终除了能够到达六角堆积柱状有序结构,还能够到达堆积形式类似于石墨烯的柱状有序结构,而当m=5时,以构建的不稳定状态为起点,相应的非平衡态自组装行为最终能够到达的有序结构只有六角堆积柱状有序结构。
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关键词
嵌段共聚物
链拓扑结构
非平衡态自组装行为
快速组分变化
柱状有序结构
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职称材料
嵌段共聚物Single plumber′s nightmare网络结构的动力学构筑方案
2
作者
李鸿
孙德文
《应用化学》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第8期1107-1115,共9页
嵌段共聚物通过自组装行为在纳米尺度上形成的三维网络状有序结构在许多领域均具有非常重要的潜在应用价值,受到了高性能材料科学领域研究人员的广泛关注,尤其是其中的单螺旋(Single gyroid)网络状有序结构、单金刚石(Single diamond)...
嵌段共聚物通过自组装行为在纳米尺度上形成的三维网络状有序结构在许多领域均具有非常重要的潜在应用价值,受到了高性能材料科学领域研究人员的广泛关注,尤其是其中的单螺旋(Single gyroid)网络状有序结构、单金刚石(Single diamond)网络状有序结构和Single plumber′s nightmare(SPN)网络状有序结构,一直是三维光子晶体研究领域关注的热点之一。虽然采用调节链拓扑结构、共混和多组分等方法在嵌段共聚物体系中发现了前2种网络状有序结构的稳定相区,但是对于SPN网络状有序结构,目前还尚未找到有效的办法来稳定该网络状有序结构。有鉴于此,通过设计B1A1B2A2C3B3、B1A1B2A2C3、B1A1C2B2A2C3、B1A1C2A2C3和B1C1A1C2A2C3快速组分变化线形多嵌段共聚物体系,并基于稳定的简单立方堆积球状有序结构利用C嵌段组分由B组分到A组分的快速转变构造不稳定状态,研究了从这些不稳定状态出发的非平衡态结构演化动力学过程及其机理以及C嵌段位置、数目和长度的影响。研究发现,在C嵌段的组分发生快速转变之后,相应的非平衡态结构演化动力学过程可以在较为宽广的A组分体积分数范围内最终到达亚稳定的SPN网络状有序结构,这可能主要是由于简单立方堆积球状有序结构的对称性与SPN网络状有序结构的对称性均属于第221号空间群。
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关键词
嵌段共聚物
球状有序结构
网络状有序结构
快速组分变化
非平衡态自组装行为
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职称材料
题名
多臂星形链拓扑结构对嵌段共聚物非平衡态自组装行为的影响
1
作者
杨晓
孙德文
机构
中国科学院长春应用化学研究所
出处
《应用化学》
2025年第8期1087-1095,共9页
基金
吉林省自然科学基金(No.20240101173JC)
国家自然科学基金(Nos.21973090,22373029)资助。
文摘
嵌段共聚物通过自发的自组装行为能够在纳米尺度上形成多种多样的有序结构,并且由于这些纳米有序结构在电池电极材料、先进半导体器件和三维光子晶体等多个领域具有重要的应用前景,因此其成为高性能材料科学领域的研究人员重点关注的研究对象。随着高分子合成技术的不断发展,越来越多其他类型的链拓扑结构被合成出来,例如,多臂星形链拓扑结构。虽然链拓扑结构对嵌段共聚物平衡态自组装行为的影响已经为研究人员所熟知,并且被广泛应用于所需要的嵌段共聚物有序结构的稳定化,但是对于嵌段共聚物非平衡态自组装行为,目前还很少考虑链拓扑结构的影响。在本研究中,通过设计多臂星形A(CB)m快速组分变化嵌段共聚物体系,基于多臂星形ABm嵌段共聚物体系中热力学稳定的六角堆积柱状有序结构,利用C嵌段组分的快速组分变化构建不稳定状态,研究了C嵌段的数目(m的数值)和长度对以这些不稳定状态为起点的非平衡态自组装行为的影响。通过研究发现,m的数值越大,以构建的不稳定状态为起点,相应的非平衡态自组装行为最终能够到达有序结构的A组分体积分数范围越小,当2≤m≤4时,以构建的不稳定状态为起点,相应的非平衡态自组装行为最终除了能够到达六角堆积柱状有序结构,还能够到达堆积形式类似于石墨烯的柱状有序结构,而当m=5时,以构建的不稳定状态为起点,相应的非平衡态自组装行为最终能够到达的有序结构只有六角堆积柱状有序结构。
关键词
嵌段共聚物
链拓扑结构
非平衡态自组装行为
快速组分变化
柱状有序结构
Keywords
Block copolymer
Chain architecture
Nonequilibrium self-assembly
Rapid-component change
Cylindrical mesostructure
分类号
O631 [理学]
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职称材料
题名
嵌段共聚物Single plumber′s nightmare网络结构的动力学构筑方案
2
作者
李鸿
孙德文
机构
中国科学院长春应用化学研究所
中国科学技术大学应用化学与工程学院
出处
《应用化学》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第8期1107-1115,共9页
基金
国家自然科学基金(No.21973090)资助。
文摘
嵌段共聚物通过自组装行为在纳米尺度上形成的三维网络状有序结构在许多领域均具有非常重要的潜在应用价值,受到了高性能材料科学领域研究人员的广泛关注,尤其是其中的单螺旋(Single gyroid)网络状有序结构、单金刚石(Single diamond)网络状有序结构和Single plumber′s nightmare(SPN)网络状有序结构,一直是三维光子晶体研究领域关注的热点之一。虽然采用调节链拓扑结构、共混和多组分等方法在嵌段共聚物体系中发现了前2种网络状有序结构的稳定相区,但是对于SPN网络状有序结构,目前还尚未找到有效的办法来稳定该网络状有序结构。有鉴于此,通过设计B1A1B2A2C3B3、B1A1B2A2C3、B1A1C2B2A2C3、B1A1C2A2C3和B1C1A1C2A2C3快速组分变化线形多嵌段共聚物体系,并基于稳定的简单立方堆积球状有序结构利用C嵌段组分由B组分到A组分的快速转变构造不稳定状态,研究了从这些不稳定状态出发的非平衡态结构演化动力学过程及其机理以及C嵌段位置、数目和长度的影响。研究发现,在C嵌段的组分发生快速转变之后,相应的非平衡态结构演化动力学过程可以在较为宽广的A组分体积分数范围内最终到达亚稳定的SPN网络状有序结构,这可能主要是由于简单立方堆积球状有序结构的对称性与SPN网络状有序结构的对称性均属于第221号空间群。
关键词
嵌段共聚物
球状有序结构
网络状有序结构
快速组分变化
非平衡态自组装行为
Keywords
Block copolymer
Spherical mesostructure
Network mesostructure
Alchemical transformation
Nonequilibrium self-assembly
分类号
O631 [理学—高分子化学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
多臂星形链拓扑结构对嵌段共聚物非平衡态自组装行为的影响
杨晓
孙德文
《应用化学》
2025
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职称材料
2
嵌段共聚物Single plumber′s nightmare网络结构的动力学构筑方案
李鸿
孙德文
《应用化学》
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
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