烯-炔易位聚合构筑有规立构的纳米介电聚合物

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21574041
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0109.高分子合成
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

It is a new trend for the research of polymer dielectrics by developing the insulating/conducting nanodielectric materials. The combined method of ring-opening metathesis polymerization (ROMP) and metathesis cyclopolymerization (MCP) with living characteristics was adopted to synthesize the insulating/conducting ene-yne block copolymer with tailored components and structure, as well as the tuned stereoregularity and functionality; meanwhile, the core-shell nanostructure consisted of polyacetylene core and polyolefin shell was constructed in situ by “polymerization-induced self-assembly”. By introducing the electron-withdrawing group, ionic group, or conjugated chain structure, the actions of dipole polarization, ionic polarization, or electronic polarization from different functional units should be strengthened, and further integrating the positive contribution from the nano-scaled interfacial polarization of core-shell interface and asymmetric space structure, the obviously increase in dielectric properties may be achieved. It is expected to obtain a novel type of nanodielectric materials based on the ene-yne block copolymer with excellent stereoregularity, high dielectric constant, low dielectric loss, outstanding stability, and good film-forming properties. The study is aimed at erecting the generally adaptability of combined ROMP-MCP method, which would be a valuable strategy for establishing a novel family of ene-yne block copolymer, and finally to provide full and accurate evidence for finely control over the stereoregularity and dielectric properties. It has the high academic value and strongly applied prospect for enriching and developing the researched new field in metathesis polymerizations and nanodielectric materials.
发展绝缘/导电型纳米介电材料,是介电聚合物研究的新动向。本项目拟将具有活性特征的开环易位聚合和易位环化聚合联用,制备结构和组成可裁剪、有规立构和功能性易调控的绝缘/导电型烯-炔嵌段共聚物;并经“聚合诱导自组装”,原位构建以聚乙炔为核、聚烯烃为壳的纳米结构。通过强吸电子基团、离子基团和共轭链的引入,强化各功能单元的偶极极化、离子极化或电子极化的作用;并结合纳米尺度的核-壳界面极化和不对称空间结构的正向贡献,来实现对聚合物介电性能的显著提升,以期获得一类立构规整性强、介电常数高、介电损耗小、稳定性和成膜性好的烯-炔嵌段共聚物纳米新材料。本项研究旨在建立易位聚合联用的可靠方法,为聚合物链的有规立构和介电性能的有效调控提供翔实的依据,这对于丰富和发展高分子化学和新材料体系,具有重要的科学意义。

结项摘要

研究绝缘/导电型纳米介电聚合物,是介电材料发展的新动向。本项目利用易位聚合制备结构和组成可裁剪、有规立构和功能性易调控的绝缘/导电型嵌段共聚物,通过聚合物在选择性溶剂中自组装,构建以导电链段为内核、绝缘链段为外层的纳米结构。通过极性基团、离子基团和共轭链,强化功能单元的偶极、离子、电子、纳米界面多重极化作用,获得了立构规整性好、介电常数高、介电损耗小、储能密度高的全聚合物纳米介电新材料。通过系统性研究,圆满完成了研究计划和预期目标,取得丰硕成果。主要包括:(1)光响应嵌段共聚物。通过ROMP反应,合成含肉桂酸酯和偶氮苯侧基的降冰片烯类嵌段共聚物。endo-构型立构嵌段的介电常数(15.5)比exo-构型嵌段(7.1)高,体现有规立构链的贡献。肉桂酸酯基紫外交联,自由体积降低,介电常数提高到16.6;强极性偶氮苯侧基使介电常数较高(19.1),介电损耗低(0.02),在240 MV m-1场强下储能密度为5.54 J cm-3,光照介电常数可逆变化。光异构化和交联调控和改善了聚合物的介电性能。(ii)烯-炔嵌段共聚物。利用ROMP-MCP串联反应,合成含多种极性侧基的烯-炔嵌段共聚物,可组装成结构规整的不同纳米形貌,绝缘性外层对导电性内核的屏蔽保护作用,有效地抑制导电链段的漏电现象,介电常数升为30,介电损耗低至0.002,在450 MV m-1场强下储能密度达到11.45 J cm-3,能量转换效率高达99%。实现了聚合物纳米结构的可控改性,并首次观察到共轭链发生反常规的先Alder-ene、后Diels-Alder反应,使介电常数从16.2增加到20.3,储能密度从6.46 J cm-3增加到9.95 J cm-3。(iii)基于梯蕃结构的嵌段共聚物。将梯蕃离子导电域、电子导电域、离子-电子杂化导电域(HCD)引入嵌段共聚物中,构建多重极化的全聚合物纳米介电材料,抑制了“分子复合物”的漏电流和介电损耗,介电常数和介电损耗分别为33和0.02,储能密度达到9.96 J cm-3,远高于商品化BOPP介电膜(400 MV m-1为1.6 J cm-3)和大多数介电聚合物。完成本课题,为易位聚合和全聚合物介电储能性研究提供了重要参考。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
High-performance all-polymer dielectric and electrical energy storage materials containing conjugated segment and multi-fluorinated pendants
含有共轭链段和多氟化侧链的高性能全聚合物介电和电能存储材料
  • DOI:
    10.1016/j.eurpolyinj.2019.109376
  • 发表时间:
    2020-01-05
  • 期刊:
    EUROPEAN POLYMER JOURNAL
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Han, Huijing;Zhou, Dandan;Xie, Meiran
  • 通讯作者:
    Xie, Meiran
Multiple polarizations and nanostructure of double-stranded conjugated block copolymer for enhancing dielectric performance
用于增强介电性能的双链共轭嵌段共聚物的多重极化和纳米结构
  • DOI:
    10.1016/j.matlet.2017.05.033
  • 发表时间:
    2017-12
  • 期刊:
    Materials Letters
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Chen Jie;Li Hongfei;Han Huijing;Sun Ruyi;Xie Meiran
  • 通讯作者:
    Xie Meiran
Enhanced dielectric and electrical energy storage capability of polymers with combined azobenzene and triphenylamine side groups by ring-opening metathesis polymerization
通过开环易位聚合增强偶氮苯和三苯胺侧基聚合物的介电和电能存储能力
  • DOI:
    10.1016/j.polymer.2019.121886
  • 发表时间:
    2019-12
  • 期刊:
    Polymer
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Yu Zhu;Fengwang Ma;Cuihong Ma;Huijing Han;Ruyi Sun;Meiran Xie
  • 通讯作者:
    Meiran Xie
A high-performance dielectric block copolymer with a self-assembled superhelical nanotube morphology
具有自组装超螺旋纳米管形态的高性能介电嵌段共聚物
  • DOI:
    10.1039/c6py01571a
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Polymer Chemistry
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Liu Wenmei;Chen Jie;Zhou D;an;Liao Xiaojuan;Xie Meiran;Sun Ruyi
  • 通讯作者:
    Sun Ruyi
Tandem Metathesis Polymerization-Induced Self-Assembly to Nanostructured Block Copolymer and the Controlled Triazolinedione Modification for Enhancing Dielectric Properties
串联复分解聚合诱导的纳米结构嵌段共聚物的自组装以及用于增强介电性能的受控三唑啉二酮改性
  • DOI:
    10.1021/acs.macromol.8b01645
  • 发表时间:
    2018-12-25
  • 期刊:
    MACROMOLECULES
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Chen, Jie;Sun, Ruyi;Xie, Meiran
  • 通讯作者:
    Xie, Meiran

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其他文献

稳态活性自由基共聚物微观结构模
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    戴威;国玉梅;谢美然;贺小华
  • 通讯作者:
    贺小华
活化/失活对原子转移自由基共聚
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    高分子学报,8,752-756,2007(SCI)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    国玉梅;许风铃;谢美然;贺小华
  • 通讯作者:
    贺小华
Electromagnetic activation of a shape memory copolymer matrix incorporating ferromagnetic nanoparticles
结合铁磁纳米颗粒的形状记忆共聚物基质的电磁激活
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    10.1002/pi.3188
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Polymer International
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    谢美然
  • 通讯作者:
    谢美然
含POSS侧基的非环二烯烃易位聚合及离子型杂化聚合物表征
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  • 作者:
    谢美然
  • 通讯作者:
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其他文献

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谢美然的其他基金

模块化成环新方法和环形聚合物结构与性能调控
  • 批准号:
    21871091
  • 批准年份:
    2018
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相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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