课题基金 / 基金详情

基于氢键作用的水相UCST聚合物的分子设计和功能材料构筑

批准号:
22075154
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
赵传壮
依托单位:
学科分类:
智能与仿生材料化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵传壮

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
水相中的温敏聚合物包括下临界溶解温度型(LCST)和上临界溶解温度型(UCST),两种类型响应方式相反、功能互补,在许多领域具有重要应用。目前水相UCST聚合物的合成依赖于特殊单体的使用,存在难设计、难制备、难调控等问题,亟需发展将常见聚合物改造为UCST聚合物并精确调控其响应性的普适方法。前期工作中,申请人团队利用疏水单体强化聚合物间氢键,获得了一系列UCST功能聚合物。本项目中,我们将通过氢键给体和受体的匹配来强化聚合物间氢键,发展水相制备UCST聚合物的方法。将把水溶性氢键给体单体和受体单体通过共聚合、自组装和互穿网络等方式组合,获得响应性可调的UCST共聚物,进而构筑功能胶束及复合水凝胶等材料,探索其在药物控释、传感器、驱动器中的应用。本项目的实施,将建立水相制备非离子型UCST聚合物的系统性方法,阐明基于氢键作用的UCST聚合物分子设计原理,丰富UCST聚合功能材料的类型。
英文摘要
Thermo-responsive polymers in aqueous solutions have great potential applications, due to their switchable water-solubility upon temperature change. These polymers include two categories that showing opposite thermo-responsiveness and complementary functions: polymers with a lower critical solution temperature (LCST) and polymers with an upper critical solution temperature (UCST). In contrast to the numerous molecular types of LCST polymers, the types of UCST polymers are relatively rare. Most of current designs of UCST polymers rely on the special structures of monomers, bringing difficulties to the polymer synthesis and to the fine-tuning of their thermo-responsiveness. Therefore, it is necessary to develop a versatile method that enables converting regular water-soluble polymer into UCST type. Our previous works have invented several UCST polymers in aqueous solutions by reinforcing the polymer-polymer hydrogen bonding with hydrophobic monomers. In this project, we would develop a molecular design strategy of UCST polymers that allows aqua-phase synthesis. Water-soluble hydrogen-donors and hydrogen-acceptors would be rationally selected and copolymerized to yield polymers with stable hydrogen-boding in water, which would enable a UCST behavior. Afterwards, polymeric functional micelles and composited hydrogels with UCST properties would also be fabricated, and their applications such as drug delivery, sensor and actuator would be further studied. Finally, we would build up a systemic methodology for the preparation of UCST polymers in aqueous solutions, elucidate the principles for the molecular design of UCST polymers based on hydrogen bonding, and enrich the applications of UCST polymers as functional materials.
智能高分子凝胶的分子结构和刺激响应性的关系,是高分子科学领域的前沿问题,有助于推进高分子材料的智能化,开拓其在医疗健康、柔性设备等领域的应用。本项目集中研究基于氢键作用的水相UCST聚合物的分子设计及其功能材料构建,并取得了一系列研究成果。首先,本项目发展了UCST聚合物的分子设计与响应性调控新方法,通过调整亲水单体共聚、利用甲基的疏水效应以及强弱氢键单体的共聚,实现了对UCST聚合物响应温度的灵活控制,增加了其多样性,并拓宽了在智能材料、生物医用等领域的应用范围。其次,本项目设计了一系列UCST响应性的发光聚合物,通过调控聚合物间的相互作用,实现了对温度和pH敏感的荧光显示及发光软驱动器应用。这些聚合物具有良好的发光性能、响应性和可调性,为传感、显示等领域提供了新的材料选择。最后,本项目采用氢键取向化、氢键-超分子作用协同等策略,开发出具有独特特性的水凝胶材料。这些水凝胶材料表现出良好的拉伸性、粘附性和形状记忆功能,同时具备良好的生物相容性和环境适应性,为驱动、粘接、人工肌肉等领域提供了重要的材料基础。
动态化学聚合物网络的黏弹性质与分子扩散
  • 批准号:
    LY19B040001
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    赵传壮
  • 依托单位:
超分子微凝胶的多层次自组装和智能材料构筑
  • 批准号:
    21604044
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    赵传壮
  • 依托单位:
国内基金
海外基金