无机—有机纳米杂化材料的分子设计与构筑的研究

着重介绍用分子设计制备无机—有机纳米杂化材料的新方法及其结构、性能演变规律和功能化的工作。特别介绍关于纳米晶—聚合物杂化材料、纳米二氧化硅—聚合物纳米复合材料及其有机—无机聚合物表面结构与性能关系规律。如通过对纳米无机材料功能化修饰,使其含有与聚合物共聚的官能团,实现了与聚氨酯、硅橡胶、环氧树脂的分子组装,形成了无机—有机的互穿网络式嵌断共聚物,大大提高了聚氨酯、硅橡胶和环氧树脂的力学性能和热稳定性能。该聚氨酯杂化材料的拉伸强度和伸长率比未改性前均提高了2倍以上。通过原位聚合、聚合物刷、从表面接枝技术制备出高性能材料。探讨用催化链转移聚合等聚合方法实现新颖有机—无机纳米杂化材料的制备及其表面构筑。通过无机材料的表面设计和表面处理控制无机/聚合物复合材料的界面结构和行为,得到了多种性能优良的多元多尺度复合材料。提高纳米杂化复合高分子材料的加工性能,探索其特异的光电等特异性能。     

无机-有机杂化纳米材料的控制合成与结构组装研究进展

综述了有机-无机杂化纳米材料的性能特点、制备方法、结构组装、应用前景以及最新的发展趋势,重点介绍了无机-有机杂化纳米材料的结构组装原理、特点.溶胶-凝胶法、插层法、纳米微粒填充法和原子转移自由基聚合法(ATRP)是杂化材料4种最主要的控制合成方法.与溶胶-凝胶法、插层法、纳米微粒填充法和ATRP等方法相比,自组装法合成无机-有机杂化纳米材料更便于精确调控纳米材料的结构和形态.     

配位诱导组装纳米结构材料

文章主要从配位诱导组装无机纳米粒子、配位诱导组装聚合物纳米粒子和配位诱导组装金属有机凝胶三个方面阐述纳米配位聚合物在离子交换、气体吸附和传感器等方面的应用,并对配位诱导组装纳米结构材料的发展前景进行了展望。     

地质聚合物在有机-无机杂化材料中的应用研究进展

有机-无机杂化材料实现了有机材料和无机材料纳米或分子级的复合,且兼备有机物和无机物各自的优点。地质聚合物是一种新型的高性能环保无机聚合物材料,因其特殊的网状结构,使其具有优良的力学性能,但其韧性差,使其应用受限。综述了地质聚合物在有机-无机杂化材料中应用的研究现状,并指出其在杂化材料领域中应用存在的问题及发展方向。     

有机-无机杂化体异质结太阳电池研究现状

有机-无机杂化体异质结太阳电池以无机半导体纳米晶作为电子受体,共轭聚合物作为电子给体,是近年来的一个研究热点。在设计上,有机-无机杂化材料兼具有机材料的柔性、结构多样性、易加工和无机材料载流子迁移率高、稳定性好的优势,具有良好的发展前景。介绍了有机-无机杂化体异质结太阳电池的结构、工作原理,从共轭聚合物、无机半导体纳米材料以及电池制备工艺3个方面综述了近年来国内外研究现状,主要包括有机-无机杂化体异质结太阳电池中常用共轭聚合物结构、带隙,无机纳米晶种类、形貌、表面改性以及有源层厚度、形貌调控等内容。着重介绍了基于CdSe、TiO2、PbS类纳米晶的太阳电池。最后讨论了有机-无机杂化体异质结太阳电池目前存在的问题和发展方向。     

聚合物有序纳米复合材料的研究进展

聚合物有序纳米复合材料是纳米粒子以阵列、网络或图案等方式嵌入聚合物基体形成的有机-无机组装体系,在未来的光、电、磁、生物功能材料中有重要的应用前景.综述了制备聚合物有序纳米复合材料的一般方法:自组装、模板组装、同轴剪切、外场辅助组装,介绍了这一领域的最新进展,比较和分析了各种方法的基本原理、特点,展望了未来的发展方向.     

有机/无机杂化纳米粒子共混改性聚偏氟乙烯多孔膜及其表面两性离子化的研究

通过表面引发的可逆-加成断裂链转移(RAFT)聚合,制备了聚甲基丙烯酸甲酯-聚甲基丙烯酸二甲氨乙酯嵌段共聚物(PMMA-b-PDMAEMA)接枝改性的有机/无机杂化二氧化硅纳米粒子(BCP-gSiO2NPs),并将其与聚偏氟乙烯(PVDF)溶液共混,通过传统的非溶剂诱导相分离(NIPS)法制备PVDF/BCP-g-SiO2有机-无机杂化分离膜,进一步通过膜表面PDMAEMA链段与1,3-丙磺酸内酯之间的季胺化反应,实现了PVDF/BCP-g-SiO2有机-无机杂化膜的表面两性离子化。研究结果表明,BCP-g-SiO2NPs的引入以及膜表面的进一步两性离子化显著提高了PVDF膜的亲水性和抗污染性能,是PVDF超滤膜等相转化膜材料改性的有效方法。     

POSS/聚合物杂化材料研究进展

多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)作为一种特殊的纳米级有机-无机杂化材料,可以与聚合物进行分子级复合,得到具有特殊性能的POSS/聚合物杂化材料,这成为近年来材料科学领域的研究热点之一。从POSS/聚合物杂化材料制备方法出发,主要介绍了几类典型的POSS/聚合物杂化材料的结构和性能,并对POSS/聚合物杂化材料的应用前景进行了展望。     

溶胶-凝胶法制备有机/无机纳米杂化涂料的现状及展望

溶胶-凝胶法制备的有机/无机纳米杂化涂料具有许多优点。介绍了溶胶-凝胶法制备有机/无机纳米杂化涂料的研究现状,并对此作出了展望。     

聚酰亚胺／无机纳米杂化材料制备方法EI北大核心CSCD

本发明提供了一种聚酰亚胺／无机纳米杂化材料制备方法,首先合成适用于聚酰亚胺的无机纳米粒子改性剂——亚胺环基硅烷;采用溶胶-凝胶法制备无机氧化物纳米粒子,在溶胶一凝胶反应过程中加入改性剂亚胺环基硅烷,得到有机-无机复合体纳米颗粒;将有机-无机复合体纳米颗粒均匀分散于聚酰胺酸溶液中,经过加热处理得到聚酰亚胺／无机纳米杂化材料。本发明的聚酰亚胺／无机纳米杂化材料制备方法解决了纳米粒子分散的难题,在聚酰亚胺／无机纳米杂化材料中纳米粒子分布均匀,不团聚,有利于其各项性能的充分发挥。     

聚合物有序纳米复合材料的研究进展

聚合物有序纳米复合材料是纳米粒子以阵列、网络或图案等方式嵌入聚合物基体形成的有机-无机组装体系，在未来的光、电、磁、生物功能材料中有重要的应用前景。综述了制备聚合物有序纳米复合材料的一般方法：自纽装、模板纽装、同轴剪切、外场辅助纽装，介绍了这一领域的最新进展，比较和分析了各种方法的基本原理、特点，展望了未来的发展方向。     

Functional crosslinked nanostructures from block copolymers

Nanostructure fabrication from block copolymers in my group normally involves polymer design, synthesis, self-assembly, selective domain crosslinking and sometimes degradation. The preparation of thin film with nanochannels was used to illustrate the strategy we took. The nanochannels generated in thin films functioned as chemical valves. The nanochannels also served as templates for semiconductor or magnetic nanoparticle preparation.     

核-壳结构纳米磁性复合颗粒的化学制备及应用进展

核-壳结构纳米磁性颗粒作为一种新型材料,具有广泛的应用前景,克服了磁性粒子易于团聚、化学稳定性不高、易受氧化、表面羟基不足等缺点。文中综述了Fe3O4/聚合物和Fe3O4/SiO2两大类核-壳结构的纳米磁性复合颗粒的化学制备方法,包括溶胶-凝胶法、硅烷化反应法、聚合法、自组装法、超声波法、高温合成法、凝结法、超临界流体...     

聚苯胺/磁性纳米复合材料的制备及应用

聚苯胺/磁性纳米复合材料具有电磁性,有广泛的应用前景,已成为纳米材料研究的热点之一.主要介绍了聚苯胺/磁性纳米复合材料的制备方法与材料性质及其应用,分析了原位聚合、溶胶-凝胶法、自组装技术等制备方法的优缺点,并指出了聚苯胺/磁性纳米复合材料的研究方向.     

Self-assembly routes towards creating superconducting and magnetic arrays

Using self-assembly from colloidal suspensions of polystyrene latex spheres we prepared well-ordered templates. By electrochemical deposition of magnetic and superconducting metals in the pores of such templates highly ordered magnetic and superconducting anti-dot nano-structures with 3D architectures were created. Further developments of this template preparation method allow us to obtain dot arrays and even more complicated structures. In magnetic anti-dot arrays we observe a large increase in coercive field produced by nanoscale (50–1000nm) holes. We also find the coercive field to demonstrate an oscillatory dependence on film thickness. In magnetic dot arrays we have explored the genesis of 3D magnetic vortices and determined the critical dot size. Superconducting Pb anti-dot arrays show pronounced Little-Parks oscillations in T_c and matching effects in magnetization and magnetic susceptibility. The spherical shape of the holes results in significantly reduced pinning strength as compared to standard lithographic samples. Our results demonstrate that self-assembly template methods are emerging as a viable, low cost route to prepare sub-micron structures.     

Self-assembly Routes towards Creating Superconducting and Magnetic Arrays

No Heading Using self-assembly from colloidal suspensions of polystyrene latex spheres we prepared well-ordered templates. By electrochemical deposition of magnetic and superconducting metals in the pores of such templates highly ordered magnetic and superconducting anti-dot nano-structures with 3D architectures were created. Further developments of this template preparation method allow us to obtain dot arrays and even more complicated structures. In magnetic anti-dot arrays we observe a large increase in coercive field produced by nanoscale (50–1000nm) holes. We also find the coercive field to demonstrate an oscillatory dependence on film thickness. In magnetic dot arrays we have explored the genesis of 3D magnetic vortices and determined the critical dot size. Superconducting Pb anti-dot arrays show pronounced Little-Parks oscillations in Tc and matching effects in magnetization and magnetic susceptibility. The spherical shape of the holes results in significantly reduced pinning strength as compared to standard lithographic samples. Our results demonstrate that self-assembly template methods are emerging as a viable, low cost route to prepare sub-micron structures.PACS numbers: 74.25Ha, 75.75+a.     

分子自组装及其在传感器中的应用

阐述了分子自组装的特点及其在化学、生物传感器中的应用。简要介绍了传感器的工作原理。以当前的研究成果为例，介绍了分子自组装在传感器设计、制备及其在传感器性能中的作用。最后，对分子自组装应用于传感器目前存在的问题及今后的发展前景进行了评述。     

利用层层组装的方法制备有机超薄膜的研究进展

论述了聚电解质自组装膜制备过程中基底亲水处理、层层组装技术的成膜理论及膜结构,着重介绍了近年来层层组装法制备有机超薄膜的发展概况。对层层组装法制备有机超薄膜今后的研究工作提出了建议。     

基于胶体微球自组装光子晶体的结构生色

综述了近年来基于胶体微球自组装光子晶体结构生色的研究进展。先简要介绍了光子晶体和结构生色理论,然后阐述了以胶体微球为基本结构基元构筑光子晶体的自组装方法,探讨了光子晶体的结构色效果的表征方式和稳固性增强方法,最后总结了用胶体微球自组装法制备光子晶体的困难并展望了发展方向。     

Synthesis of ultrafine amorphous Fe–B alloy nanoparticles using anodic aluminum oxide templates

Ultrafine amorphous Fe–B alloy nanoparticles are self-assembled within anodic aluminum oxide templates by combining a preparation process of Fe–B nanoparticles with a template method. Scanning electron microscopy, inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry, X-ray diffraction spectrometry, Mössbauer spectrometry, and vibrating sample magnetometry are employed to study the morphology, chemical composition, structure, and magnetic properties of the nanoparticle assemblies, respectively. The results show that the alloy particles are amorphous with a boron content of 24 at. % and can be in shape of sphere and rod by controlling the duration of preparation. There is a narrow distribution of the sizes of spherical nanoparticles with an average diameter below 35 nm in relatively short preparation time, while rods are found in longer time. The measurements of magnetic properties indicate that the nanoparticles are mostly in superparamagnetic state and the self-assembly of the nanoparticles has a weak magnetic anisotropy with an easy direction perpendicular to the template plane.