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暨南大学宁印教授 Small：双纳米填料策略构建聚合物-无机纳米复合薄膜

高分子科技

2024-09-07

导读：聚合诱导自组装技术合成一系列不同形貌（球状和蠕虫状）的嵌段共聚物纳米粒子...

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聚合物纳米复合材料集合了聚合物基质的韧性与填料的刚性等优势。然而，这类材料往往面临有机-无机界面不相容、机械强度与韧性难以兼得等难题。暨南大学宁印教授长期从事高分子合成及其自组装、高分子-无机复合材料等领域的研究，近年来在构建新型高分子-无机晶态复合材料方面取得了系列进展（Angew. Chem., Int. Ed., 2024, 63, e202410908; J. Am. Chem. Soc., 2023, 145, 21546; Angew. Chem. Int. Ed., 2023, 62, e202300031; Acc. Chem. Res., 2020, 53, 1176; Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 17966; Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 8692; J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 2557; J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 2481, etc.）。

在本研究中，作者利用聚合诱导自组装技术合成了一系列具有不同形貌（球状和蠕虫状）的嵌段共聚物纳米粒子，并通过交联剂对特定嵌段共聚物进行化学交联（图1）；然后，以此类嵌段共聚物纳米粒子作为有机纳米填料，以磷酸钙寡聚物（CPO）为无机纳米填料，以羧甲基纤维素钠（CMC）为聚合物基质制备了一系列复合薄膜（图2）；系统研究了嵌段共聚物纳米粒子的形貌和化学交联对复合薄膜力学性能的影响。实验结果表明，复合薄膜中的不同组分通过氢键和离子配位等相互作用实现了紧密的嵌合 (图3)。更重要的是，由交链蠕虫状纳米粒子制备的复合薄膜同时展现出了较高的强度和韧性(图4)。

图1.交联与非交联嵌段共聚物微球和蠕虫的TEM图

图2.复合薄膜截面SEM图、元素分布图以及复合薄膜荧光照片

图3.复合薄膜的FT-IR、Raman以及DSC表征

图4.复合薄膜的力学性能

总的来说，该工作表明具有高长径比、化学交联的嵌段共聚物蠕虫结合超小尺寸的磷酸钙寡聚物，可有效增强聚合物-无机纳米复合薄膜的力学性能。本工作为构建具有优异机械性能的新型复合薄膜提供了新思路。近日，该工作以“Dual nanofillers reinforced polymer-inorganic nanocomposite film with enhanced mechanical properties”为题发表在《Small》上。文章第一作者是暨南大学硕士研究生彭柏湘，通讯作者为暨南大学宁印教授。该研究工作得到了国家级青年人才计划、国家自然科学基金委、广东省自然科学基础以及暨南大学的大力支持。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/smll.202406160

通讯作者简介：

宁印，教授，博士生导师，国家级青年人才入选者。博士毕业于英国谢菲尔德大学，师从英国皇家科学院院士Steven P. Armes教授，2020年底全职回国加入暨南大学化学与材料学院。研究兴趣包括高分子合成及其自组装、高分子-无机复合晶体、表界面材料、复合膜材料等。回国工作以来，以独立通讯作者身份在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Mater., Small等期刊上发表论文多篇。因团队发展需要，目前本课题组需招聘青年教师、博士后以及科研助理若干，待遇从优，欢迎垂询。Email: yinning@jnu.edu.cn

点击下方“阅读原文”可下载该篇论文。

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