Multifunctional 2D Polymers and Hybrids via Crystal Engineering

通过晶体工程实现多功能二维聚合物和杂化物

基本信息

  • 批准号:
    1762626
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 39.47万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-06-01 至 2022-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This project advances the manufacture of crystalline polymer materials, promoting both the progress of science and advancing national prosperity. Crystallization as a materials processing technique is widely used in today's industry to manufacture fine chemicals, pharmaceuticals and semiconductors. However, in polymer engineering, the utilization of crystallization for processing purposes is limited because it is challenging to control polymer crystallization and even more difficult to grow polymer single crystals. Recent work demonstrated that polymer single crystals-based two dimensional polymers and hybrids have great potential in applications such as nanoparticle synthesis and patterning, surface enhanced Raman spectroscopy, artificial nanomotors and catalyst support. Uniform, functional, and controllable two-dimensional polymer single crystals must be produced at large scale for principal commercial applications, which is a major challenge to the community. This project develops two processing platforms called continuous evaporative solution crystallization and evaporative interface crystallization to produce these polymer crystals meet this challenge. The educational component of the project includes developing class modules, mentoring graduate and undergraduate students, and involving high school students in the research activities. The overarching goal of this research is developing a versatile processing approach to synthesize polymer single crystal-based, two dimensional polymers and hybrids. The major research activities of the work include: 1) Developing a library of homo-crystal and hetero-crystal seeds to control the polymer single crystal size and size distribution; 2) Improving the yield of polymer single crystal growth using a continuous evaporative solution crystallization method; 3) Developing an evaporative interface crystallization method to grow wafer-size two dimensional polymer single crystals; 4) Better understanding the growth control of multi-component, end-dissimilar polymers in order to achieve two dimensional polymer single crystals with nanoscale chemical heterogeneity. It is anticipated that such an exquisite morphological control directly leads to two dimensional hybrids with controlled nanoparticle type, loading, and spatial distribution, which are critical for their intended applications in catalysis, nanomotors and nanoparticle patterning.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该项目推进了结晶聚合物材料的生产,从而促进了科学的进步和促进国家繁荣。将作为材料加工技术的结晶化在当今行业中广泛用于制造精细的化学品,药品和半导体。但是,在聚合物工程中,将结晶用于加工目的的利用受到限制,因为它在控制聚合物结晶方面具有挑战性,并且更难种植聚合物单晶。最近的工作表明,基于聚合物的单晶两维聚合物和杂种在纳米颗粒合成和图案,表面增强的拉曼光谱,人工纳米运动和催化剂支持等应用中具有巨大的潜力。对于主要商业应用,必须大规模生产均匀,功能和可控的二维聚合物单晶,这是对社区的主要挑战。该项目开发了两个称为连续蒸发溶液结晶和蒸发界面结晶的处理平台,以产生这些聚合物晶体应对这一挑战。该项目的教育组成部分包括开发课堂模块,指导研究生和本科生,以及让高中生参与研究活动。 这项研究的总体目标是开发一种多功能加工方法来合成聚合物单晶基于二维聚合物和杂种。这项工作的主要研究活动包括:1)开发一个同晶和异晶种子的库,以控制聚合物的单晶大小和尺寸分布; 2)使用连续蒸发溶液结晶法提高聚合物单晶生长的产量; 3)开发一种蒸发界面结晶方法,以生长晶圆大小的二维聚合物单晶; 4)更好地了解多组分,末端 - 丝酸聚合物的生长控制,以实现具有纳米级化学异质性的二维聚合物单晶。可以预见,这种精致的形态控制直接导致具有受控纳米颗粒类型,加载和空间分布的二维杂种,这对于其在催化,纳米运动和纳米粒子构图中的预期应用至关重要。这是NSF的法定任务和综述的范围,这是通过评估的范围,这表明了NSF的法规委员会的范围,这是通过评估的范围。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Polymer crystallization at liquid‐liquid interface
  • DOI:
    10.1002/pcr2.10045
  • 发表时间:
    2014-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Mark C. Staub;Christopher Y. Li
  • 通讯作者:
    Mark C. Staub;Christopher Y. Li
Biomimetic Mineralization of Hierarchical Nanofiber Shish-Kebabs in a Concentrated Apatite-Forming Solution
  • DOI:
    10.1021/acsabm.0c01133
  • 发表时间:
    2021-01-18
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Gleeson, Sarah E.;Kim, Seyong;Li, Christopher Y.
  • 通讯作者:
    Li, Christopher Y.
Structure and Morphology of Poly(lactic acid) Stereocomplex Nanofiber Shish Kebabs
  • DOI:
    10.1021/acsmacrolett.9b00953
  • 发表时间:
    2020-01-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.015
  • 作者:
    Xie, Qing;Chang, Xiaohua;Li, Christopher Y.
  • 通讯作者:
    Li, Christopher Y.
Directed Nanoparticle Assembly through Polymer Crystallization
  • DOI:
    10.1002/chem.201903022
  • 发表时间:
    2019-10-15
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Mei, Shan;Staub, Mark;Li, Christopher Y.
  • 通讯作者:
    Li, Christopher Y.
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020-12-21
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Li, Christopher Y.
  • 通讯作者:
    Li, Christopher Y.
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  • 通讯作者:
    Yiqing Xing

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  • 资助金额:
    $ 39.47万
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