可聚合納米材料雜化光功能有機共聚凝膠玻璃研究

實現(xiàn)光功能材料在透明固體玻璃基質(zhì)中共價鏈接、高濃度和任意摻雜具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。本項目通過碳源、膠源和可聚合基團的設(shè)計和選擇，設(shè)計制備了一系列可聚合碳納米材料（碳點、石墨烯量子點、石墨烯），并拓展到其他可聚合納米材料和聚芳炔，創(chuàng)造性地采用主客體前體分子共聚、原位生長等技術(shù)，實現(xiàn)有機、納米光功能材料、雜化玻璃網(wǎng)絡(luò)的共價鍵連接和任意摻雜；并使用物理增容、快凝膠等物理復(fù)合技術(shù)，實現(xiàn)多種光功能材料在固體基質(zhì)中的分子水平復(fù)合和結(jié)構(gòu)調(diào)控，協(xié)同優(yōu)化，突破光功能雜化玻璃當(dāng)前存在的摻雜濃度和性能受限問題，制備出結(jié)構(gòu)和性能可控的高性能、寬波段、高透明、易加工、長壽命、耐極端環(huán)境有機共聚雜化光功能固體玻璃、涂層、薄膜及相關(guān)器件樣件。實現(xiàn)基于新型可聚合共聚材料的光限幅、激光防護(hù)、發(fā)光LED、噴墨打印、紫外屏蔽等固體光電器件樣件應(yīng)用。研究全新有機-納米材料-凝膠玻璃/聚合物雜化體系的光限幅和發(fā)光原理及機理、性能與結(jié)構(gòu)關(guān)系，著重研究雜化材料共聚制備技術(shù)、組成、結(jié)構(gòu)狀態(tài)與性能機理的關(guān)聯(lián)，為新型光功能及雜化材料的設(shè)計制備乃至納米復(fù)合和納米共聚有機無機雜化材料的通用制備技術(shù)平臺奠定理論和技術(shù)基礎(chǔ)。本項目目前共發(fā)表SCI論文2篇，受邀撰寫國際英文專著章節(jié)2篇，申請專利3項，邀請報告4次，口頭報告2次，并進(jìn)一步發(fā)展為多項科研項目和合作研究。

采用青年基金項目建立的一步原位預(yù)功能化法制備高光學(xué)功能可聚合碳量子點。通過碳源、膠源和可聚合基團的設(shè)計和選擇，并拓展到其他可聚合納米材料和聚芳炔，創(chuàng)造性地采用主客體前體分子共聚、原位生長等技術(shù)，實現(xiàn)有機、納米光功能材料、雜化玻璃網(wǎng)絡(luò)的共價鍵連接和任意摻雜；并使用物理增容、快凝膠等物理復(fù)合技術(shù)，實現(xiàn)多種光功能材料在固體基質(zhì)中的分子水平復(fù)合和結(jié)構(gòu)調(diào)控，協(xié)同優(yōu)化，突破光功能雜化玻璃當(dāng)前存在的摻雜濃度和性能受限問題，制備出結(jié)構(gòu)和性能可控的高性能、寬波段、高透明、易加工、長壽命、耐極端環(huán)境有機共聚雜化光功能固體玻璃、涂層、薄膜及相關(guān)器件樣件。研究全新有機-納米材料-凝膠玻璃/聚合物雜化體系的光限幅和發(fā)光原理及機理、性能與結(jié)構(gòu)關(guān)系，著重研究雜化材料共聚制備技術(shù)、組成、結(jié)構(gòu)狀態(tài)與性能機理的關(guān)聯(lián)，為新型光功能及雜化材料的設(shè)計制備乃至納米復(fù)合和納米共聚有機無機雜化材料的通用制備技術(shù)平臺奠定理論和技術(shù)基礎(chǔ)。

在無機非碳納米管、線、棒表面修飾引發(fā)基團，通過活性自由基聚合方式（主要是原子轉(zhuǎn)移自由基聚合方式），接枝不同的聚合物及嵌段共聚物，獲得新型有機/無機納米雜化材料。在分子水平上實現(xiàn)材料的組成、結(jié)構(gòu)、形態(tài)及性能的調(diào)控。研究并揭示其形成機制、結(jié)構(gòu)特性與可控性生長的規(guī)律，設(shè)計合理有效的合成與組裝路線，建立共價型有機聚合物/無機納米粒、管、線、棒雜化材料的制備、表征、結(jié)構(gòu)與性能調(diào)控的通用方法，探討有機/無機納米雜化材料的量子尺寸效應(yīng)及光學(xué)性能、力學(xué)性能、光電磁功能性等優(yōu)異性能的本質(zhì)。. 這一項目的完成將為制備一系列新型的高性能共價鍵型有機/無機雜化納米材料提供有效的技術(shù)路線和方法，對有機高分子與無機納米材料之間的協(xié)同相互作用將會有更為清晰的認(rèn)識。

金屬有機膦酸化合物因其在吸附、離子交換、傳感、磁學(xué)和光學(xué)等領(lǐng)域中的潛在應(yīng)用前景而得到了迅速的發(fā)展。本項目將通過系統(tǒng)的研究工作，構(gòu)筑一系列新穎的過渡金屬和稀土金屬有機膦酸晶態(tài)材料，著重研究這些材料的磁性和熒光性質(zhì)。通過引入多種功能基團得到多功能金屬有機膦酸材料，并研究熱、光、電、磁場等對性能的影響。通過構(gòu)建自組裝單分子膜或LB膜功能界面，實現(xiàn)磁性、熒光功能金屬有機膦酸晶態(tài)材料的取向生長和功能調(diào)控。相關(guān)研究將為新穎功能晶體材料的探索和應(yīng)用提供基礎(chǔ)。