本篇匯總將帶大家閱覽近期各類高分子材料的最新研究進(jìn)展。

    1、ACS Nano：使用細(xì)胞膜包被的納米海綿作為構(gòu)建塊的自組裝膠體凝膠

    近日，加州大學(xué)圣地亞哥分校的張良方（通訊作者）等人展示了使用細(xì)胞膜涂覆的納米粒子作為構(gòu)建塊的膠體凝膠，其完全基于材料自組裝而無(wú)化學(xué)交聯(lián)凝膠化。具體制備紅血球膜包被的納米海綿，并將其與適量的陽(yáng)離子納米顆粒混合，導(dǎo)致自發(fā)形成的凝膠狀復(fù)合物。流變測(cè)試表明，納米海綿膠體凝膠具有明顯的剪切稀化性能，使其成為注射劑。凝膠制劑不僅保留了納米海綿的毒素中和能力，而且大大延長(zhǎng)了皮下注射到小鼠組織中的保留時(shí)間。當(dāng)在皮下組A鏈球菌感染的小鼠模型中測(cè)試時(shí)，納米海綿狀膠體凝膠通過(guò)顯著減少皮膚病變發(fā)展顯示顯著的抗菌功效。

    文章鏈接：Self-Assembled Colloidal Gel Using Cell Membrane-Coated Nanosponges as Building Blocks （ACS Nano, 2017, DOI: 10.1021/acsnano.7b06968）

    2、Adv. Funct. Mater.：共軛聚合物混合物中的高塞貝克系數(shù)

    近日，林雪平大學(xué)的martijn.kemerink（通訊作者）等人通過(guò)合理設(shè)計(jì)態(tài)密度（DOS），在保持摻雜有機(jī)半導(dǎo)體摻雜物的合理電導(dǎo)率的同時(shí)，證明了獲得高電子塞貝克系數(shù)的通用方法。將具有最淺占據(jù)分子軌道（HOMO）水平 - 聚（3-己基噻吩）（P3HT）的聚合物半導(dǎo)體與具有更深HOMO（PTB7，TQ1）的材料混合以形成P3HTx：B1-x 0≤x≤1）即由F4TCNQ摻雜的p型。對(duì)于B = PTB7，在x = 0.10時(shí)實(shí)現(xiàn)了電導(dǎo)率σ= 0.3Sm-1的塞貝克系數(shù)S =1100μVK-1，而對(duì)于B = TQ1，S =2000μVK-1和σ= 0.03Sm-1在x = 0.05時(shí)實(shí)現(xiàn)。基于實(shí)驗(yàn)參數(shù)的動(dòng)力學(xué)Monte Carlo模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好，證實(shí)了預(yù)期的機(jī)理。仿真用于推導(dǎo)參數(shù)調(diào)整的設(shè)計(jì)規(guī)則。這些結(jié)果可能與低功率、低成本的應(yīng)用（例如向自治傳感器提供電力）相關(guān)，其中高塞貝克系數(shù)直接轉(zhuǎn)化為熱發(fā)電機(jī)中比例減少的支路數(shù)量，因此降低了制造成本和復(fù)雜性。

    文章鏈接：High Seebeck Coefficient in Mixtures of Conjugated Polymers （Adv. Funct. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adfm.201703280）

    3、Adv. Funct. Mater.：空間配置與結(jié)構(gòu)約束的皺紋圖案和多尺度表面演變

    彈性不穩(wěn)定性（例如起皺和折痕）可以實(shí)現(xiàn)方便的策略，以將可逆的圖案形貌賦予表面。近日，諾桑比亞大學(xué)的Ben Bin Xu和劍橋大學(xué)的John Sime0n Biggins（共同通訊作者）等人介紹了經(jīng)典的柔軟基底上集中硬層系統(tǒng)的方法。這種方式是在適度的單軸壓縮下產(chǎn)生平行諧波褶皺，在高壓下重復(fù)，最終演變成深度折疊和折痕。通過(guò)引入微米尺度的平面布拉維點(diǎn)陣空間來(lái)對(duì)襯底進(jìn)行圖案化，這些不穩(wěn)定性被引導(dǎo)到各種不同的圖案中，包括平行帶和星形帶的起皺，并從根本上降低閾值壓縮。通過(guò)考慮一個(gè)簡(jiǎn)單的平面應(yīng)變模型來(lái)模擬基板變形，通過(guò)剛性表面層上的褶皺來(lái)修飾實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ胶烷撝怠?shí)驗(yàn)還顯示了在適度壓縮下的局部皺褶轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生具有不同代不穩(wěn)定性的等級(jí)表面。通過(guò)改變幾何輸入，可以控制表面形態(tài)的逐步演變。這些結(jié)果證明了對(duì)表面彈性不穩(wěn)定性的模式和閾值的相當(dāng)大的控制，并且與變形表面的許多新興應(yīng)用（包括可穿戴/柔性電子器件、生物醫(yī)學(xué)系統(tǒng)和光學(xué)器件）有關(guān)。

    文章鏈接：Spatially Configuring Wrinkle Pattern and Multiscale Surface Evolution with Structural Confinement （Adv. Funct. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adfm.201704228）

    4、Adv. Funct. Mater.：一種具有成骨和抗菌特性的多功能聚合物牙周膜

    牙周炎是影響人類牙齒支持組織的普遍的慢性破壞性炎癥疾病。引導(dǎo)組織再生策略通常通過(guò)使用牙周膜被廣泛用于牙周組織再生。這些膜的主要作用是建立一個(gè)機(jī)械屏障，防止牙齦上皮的頂端遷移，從而允許牙周膜和骨組織的生長(zhǎng)選擇性重新填充根表面。近日，內(nèi)布拉斯加州立大學(xué)的Ail Tamayol和加利福尼亞大學(xué)的Alireza moshaverinia（共同通訊作者）等人開(kāi)發(fā)了一種含有氧化鋅（ZnO）納米粒子的骨傳導(dǎo)性，抗菌性和柔韌性的聚（己內(nèi)酯）（PCL）復(fù)合膜。通過(guò)PCL和ZnO顆粒的靜電紡絲來(lái)制造膜。詳細(xì)研究了工程膜的物理性能，力學(xué)性能和體外降解性能。此外，分析了所開(kāi)發(fā)的膜的骨傳導(dǎo)性和抗菌性。用大鼠牙周缺陷模型評(píng)估膜的功能，結(jié)果證實(shí)工程膜具有骨傳導(dǎo)性和抗菌性，在牙周組織工程中具有巨大潛力。

    文章鏈接：A Multifunctional Polymeric Periodontal Membrane with Osteogenic and Antibacterial Characteristics （Adv. Funct. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adfm.201703437）

    5、Adv. Funct. Mater.：基于電紡聚偏氟乙烯 - 銀納米線復(fù)合納米纖維的高性能摩擦電化學(xué)納米發(fā)生器

    近日，成均館大學(xué)的Jeong Ho Cho、Sang-Woo Kim和Hyeon-Jin Shin（共同通訊作者）等人描述了用于高性能摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG）的鐵電聚合物 - 金屬納米線復(fù)合納米纖維摩擦電層的制備。電紡聚偏二氟乙烯（PVDF） - 銀納米線（AgNW）復(fù)合材料和尼龍納米纖維在TENG中分別用作頂部和底部的摩擦電層。靜電紡絲過(guò)程有利于聚合物鏈的單軸拉伸，這增強(qiáng)了形成PVDF的最極性結(jié)晶相的高取向晶體β相的形成。通過(guò)引入納米線的表面電荷和PVDF鏈的偶極之間的靜電相互作用，AgNW的添加進(jìn)一步促進(jìn)了β相晶體形成。使用X射線衍射（XRD）和開(kāi)爾文（Kelvin）探針力顯微鏡技術(shù)，系統(tǒng)地分析加入納米線后β-相形成的程度和表面電荷電位的變化。捕獲誘導(dǎo)的摩擦電荷的能力在將納米線添加到PVDF基質(zhì)上時(shí)增加。 PVDF-AgNW復(fù)合納米纖維增強(qiáng)的表面電荷電位和電荷捕捉能力顯著提高了TENG輸出性能。最后，靜電紡絲納米纖維的機(jī)械穩(wěn)定性以及通過(guò)在PVDF的熔融溫度附近進(jìn)行熱焊接保持TENG的性能顯著增強(qiáng)。

    文章鏈接：High-Performance Triboelectric Nanogenerators Based on Electrospun Polyvinylidene Fluoride–Silver Nanowire Composite Nanofibers （Adv. Funct. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adfm.201703778）

    6、Adv. Mater.：含有離子液體的無(wú)機(jī)/有機(jī)雙網(wǎng)凝膠

    近日，神戶大學(xué)的 Hideto Matuyama（通訊作者）等人制備了由無(wú)機(jī)/有機(jī)互穿網(wǎng)絡(luò)和大量離子液體（ILs）組成的高度穩(wěn)定的離子凝膠（稱為雙網(wǎng)絡(luò)（DN）離子凝膠）。具有80 wt％IL含量的DN離子凝膠顯示出非常高的機(jī)械強(qiáng)度：超過(guò)28 MPa的壓縮斷裂應(yīng)力。在DN離子凝膠制備中，在IL中形成了物理鍵合的二氧化硅納米粒子的脆性無(wú)機(jī)網(wǎng)絡(luò)和聚二甲基丙烯酰胺（PDMAAm）的延性有機(jī)網(wǎng)絡(luò)。由于無(wú)機(jī)/有機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同反應(yīng)機(jī)理，DN離子凝膠可以通過(guò)簡(jiǎn)單且可自由變形的一鍋法合成來(lái)形成。它們可以通過(guò)不僅通過(guò)多步驟而且通過(guò)單步驟處理來(lái)操縱無(wú)機(jī)和有機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成順序而以可控方式進(jìn)行制備。當(dāng)二氧化硅顆粒在PDMAAm網(wǎng)絡(luò)形成之前形成網(wǎng)絡(luò)時(shí)，可以制備DN離子凝膠。 DN離子凝膠中的脆性二氧化硅粒子網(wǎng)絡(luò)作為犧牲鍵，在加載時(shí)容易斷裂耗散能量，韌性PDMAAm網(wǎng)絡(luò)通過(guò)橡膠彈性保持材料的形狀。考慮到二氧化硅顆粒之間的可逆物理鍵合，DN離子凝膠通過(guò)退火表現(xiàn)出明顯的恢復(fù)能力。

    文章鏈接：Inorganic/Organic Double-Network Gels Containing Ionic Liquids（Adv.  Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201704118）

    7、Adv.  Mater.：在室溫下具有優(yōu)異韌性和快速自愈性的透明彈性體

    自愈合聚合物最重要的性能是在室溫下高效回收并延長(zhǎng)耐久性。但是，這兩個(gè)特點(diǎn)是矛盾的，難以同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化。近日，科技大學(xué)（UST）的Jeyoung Park 、Dongyeop X.Oh和 Sung Yeon Hwang（共同通訊作者）等人開(kāi)發(fā)了具有高拉伸強(qiáng)度和韌性（分別為6.8 MPa和26.9MJ m-3）的透明且易加工的熱塑性聚氨酯（TPU）。這種TPU優(yōu)于已報(bào)道的當(dāng)代室溫自凝材料，并且通過(guò)由硬段嵌入的芳族二硫化物在2小時(shí)內(nèi)快速地愈合。將TPU薄膜切成兩半并復(fù)原后，在2小時(shí)內(nèi)機(jī)械性能恢復(fù)到原始樣品的75％以上。具有不對(duì)稱脂環(huán)結(jié)構(gòu)的硬鏈段比具有對(duì)稱脂環(huán)族、線性脂肪族和芳香族結(jié)構(gòu)的那些聚合物更有效。流變學(xué)和表面研究所示，不對(duì)稱結(jié)構(gòu)為嵌入芳族二硫化物提供了最佳復(fù)分解效率，同時(shí)保持了TPU顯著的機(jī)械性能。室溫下自動(dòng)修復(fù)TPU膜上的劃痕檢測(cè)電傳感器的演示表明，該膜在可穿戴電子工業(yè)中具有潛在的應(yīng)用。

    文章鏈接：Superior Toughness and Fast Self-Healing at Room Temperature Engineered by Transparent Elastomers （Adv. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201705145）

    8、Macromolecules：從電紡聚合物核-殼纖維到聚合物半球和球：兩種類型的轉(zhuǎn)化過(guò)程和線性撕裂膜

    電紡聚合物核 - 殼纖維由于其在電子器件，藥物輸送和組織工程等領(lǐng)域的有前景的應(yīng)用而受到關(guān)注。然而，聚合物核 - 殼纖維的形態(tài)轉(zhuǎn)變卻很少被研究。近日，臺(tái)灣交通大學(xué)的 Jiun-Tai Chen（通訊作者）等人研究了熱退火對(duì)電紡聚苯乙烯（PS）/聚（甲基丙烯酸甲酯）（PMMA）核 - 殼纖維在PMMA膜上形態(tài)轉(zhuǎn)變的影響。發(fā)現(xiàn)了兩種類型的轉(zhuǎn)換過(guò)程。在第一種類型的轉(zhuǎn)變過(guò)程（類型I）中，PS核心在退火過(guò)程之后轉(zhuǎn)變?yōu)榘肭蛐瘟Ｗ樱辉诘诙N類型的轉(zhuǎn)變過(guò)程（類型II）中，PS核在退火過(guò)程之后轉(zhuǎn)變成球形顆粒。根據(jù)兩種不同類型的轉(zhuǎn)換過(guò)程的預(yù)測(cè)，半球形和球形PS域的測(cè)量尺寸分為兩個(gè)分類區(qū)域。還觀察到，兩種不同類型的轉(zhuǎn)變過(guò)程的波動(dòng)幅度的增長(zhǎng)率是相似的，但是類型I光纖在后期退火時(shí)間開(kāi)始比II型光纖起伏。當(dāng)PS粒子被選擇性地去除時(shí)，具有線性排列空腔的PMMA膜被用于撕裂實(shí)驗(yàn)，這證明了研究含腔膜的機(jī)械性能的潛力的概念證明。

    文章鏈接：From Electrospun Polymer Core–Shell Fibers to Polymer Hemispheres and Spheres: Two Types of Transformation Processes and Tearing Films with Linearly （Macromolecules, 2017, DOI: 10.1021/acs.macromol.7b01916）

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