低价态聚合物功能化纳米粒子的介尺度“聚合”行为研究
批准号:
22073028
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
张良顺
依托单位:
学科分类:
高分子物理与高分子物理化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张良顺
中文摘要
以纳米粒子作为结构单元,通过介尺度“聚合反应”而组成“纳米粒子聚合物”。这种新型聚合物表现出与传统聚合物材料截然不同的新性能。由于纳米粒子聚合物是高分子与纳米科学的新兴交叉领域,理性地设计纳米粒子聚合物结构及定量地预测其物理性质的研究还很缺乏。本项目以聚合物功能化纳米粒子为研究对象,构建适合于低价态纳米粒子“聚合”行为研究的粗粒化模型,推广高分子科学的聚合反应动力学理论、标度概念等到介尺度体系,揭示低价态纳米粒子的介尺度“聚合”机理以及纳米粒子聚合物链构象、溶胶‒凝胶转变等普适性规律,实现纳米粒子聚合物结构的理性设计及其物理性质的定量预测。上述研究将有助于丰富和加深高分子科学的重要概念及经典理论,并且将促进纳米粒子聚合物这一新体系的发展。
英文摘要
Nanoparticles as basic building units in the nanoscience are utilized to construct the self-assembled superstructures named “nanopolymers” through the “polymerization-like reaction” at the mesoscales. In comparison with the conventional molecular polymers, the novel nanopolymers have fascinating performances due to the collective electronic, optical and magnetic properties. Currently, it is challenging to rationally design the architectures of nanopolymers and quantitatively predict their physical properties, as a newly developed cross-field subject between the polymer science and nanoscience. In this proposal, focusing on the polymer-functionalized nanoparticles, we build upon the coarse-grained model for the “polymerization-like” behaviors of nanoparticles with limited valence. We intend to extend the basic concepts and the classic theory (e.g., kinetic theory of polymerization reaction and scaling concepts of polymer chains) originally proposed in the community of polymer science to the systems of nanoparticles at the mesoscales, and unveil the “polymerization-like” mechanisms of nanoparticles in the process of hierarchical self-assembly as well as the general rules of physical properties of nanopolymers chains. On the basis of these studies, the architectures of nanopolymers are rationally designed and the correspondingly physical properties are quantitatively predicted. These studies will enrich the basic concepts and the classic theory of polymer science, as well as promote the development of new nanopolymers at the mesoscales.
针对纳米粒子介尺度聚合物链的“结构单元—形成动力学—物理性质”关系不明确的科学问题,本项目利用粗粒化模拟方法及拓展聚合反应动力学理论模型,开展了纳米粒子聚合物结构单元设计、“聚合”机理和单链物理性质等的研究。取得的重要结果如下:(1)设计了DNA/聚合物双功能化纳米粒子,实现了纳米粒子的低价态和其超结构的调控。(2)对于DNA功能化的二价态纳米粒子共混体系,提出了多步编程共组装策略,实现了序列可控、组成可调的嵌段共聚物超结构,其形成过程和产物满足可逆逐步“共聚合”动力学模型的预测。(3)纳米粒子聚合物链空间尺寸满足高分子科学中特有的标度关系,可增强纳米复合材料的力学性能。(4)此外,发展了纳米结构的逆向设计和相图自主绘制方法,极大地提升了目标结构设计和相图绘制的效率。以上研究结果丰富和加深了高分子科学的重要概念及经典理论,为纳米粒子聚合物设计及构筑提供了新思路和理论支持。
DNA纳米聚合物拓扑形态的设计和调控
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2025
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负责人:张良顺
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依托单位:
聚合物/纳米粒子体系的长程有序化及其力学性能研究
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批准号:21873029
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项目类别:面上项目
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资助金额:65.0万元
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批准年份:2018
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负责人:张良顺
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依托单位:
共聚物定向自组装三维有序结构的研究
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批准号:21574040
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项目类别:面上项目
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资助金额:65.0万元
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批准年份:2015
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负责人:张良顺
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依托单位:
非均相聚合物流体的粘弹性介观模型及其相分离研究
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批准号:51203049
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:26.0万元
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批准年份:2012
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负责人:张良顺
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依托单位:
国内基金
海外基金