陈茂课题组《德国应用化学》：有机光催化“多样化”可控自由基聚合

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拓扑结构是决定聚合物理化性能的重要因素，可对材料应用范围造成影响。例如，线性聚合物被广泛用于热塑性材料，而（超）支化聚合物适用于润滑剂、药物递送等。近年来，随着前沿领域不断推进，越来越多的研究成果表明控制聚合物拓扑结构对提高高端材料性能起到了关键作用。对此，研发调控准确、操作简便、适用范围广（单体种类、聚合物分子量及其分布）的合成方法尤为重要。
       通常，为合成不同拓扑结构的聚合物，人们需要从不同原料组合（单体、引发剂/链转移试剂）出发。例如，在可控自由基聚合中，单体与常见引发剂通常导向线性聚合物。为获得（超）支化聚合物，人们进而设计发展了由特定引发剂/链转移试剂导向的合成方案。

图1. 有机光催化剂调控的“多样化”可控自由基聚合.

      最近，复旦大学高分子科学系、聚合物分子工程国家重点实验室的PolyMao（陈茂）课题组发展了一种有机光催化剂调控的“多样化”的可控自由基聚合（图1）。该方法能够从相同的原料组合出发，对氟聚合物的拓扑结构（线性、（超）支化）进行多样化定制，聚合物分子量可调、分子量分布窄、链末端保真度高。通过后续扩链，可制备刷状、项链状、拖把状等拓扑结构的氟聚合物（图2）。

图2. 通过光催化调控的“多样化”的可控自由基聚合合成各种拓扑结构的含氟聚合物.

       近年来，人们以氟材料作为锂离子电池中的电解质成分，取得了突破性进展。以本文合成方法为基础，PolyMao小组发现氟聚合物凝胶电解质提供的锂离子迁移数明显高于传统聚合物电解质（如聚氧化乙烯）（0.63~0.72 vs 0.12，图3A）。更重要的是作者发现离子电导率（图3B）随着支化度升高而增加，室温离子电导率最高可达到1.04′10-3 S cm-1。      

                图3. 电化学性能的研究. A）PEO，线性和支化氟聚合物的锂离子迁移数（t+）. B）线性和支化氟聚合物的离子电导率（σ）与温度的关系.
       研究者认为“多样化”可控聚合自由基聚合的优势包括：1）产物复杂化、路线简单化；2）可为不同拓扑结构安置“休眠”位点，助于后续丰富聚合物结构；3）可提供化学成分更加相似而拓扑结构不同的产物，助于深入探索结构对性能的影响。该研究受到国家自然科学基金委项目的支持，发表在《德国应用化学》 (Angew. Chem. Int. Ed., DOI 10.1002/anie.202009475)，作者依次为：赵宇澄，马明钰，林欣蓉，陈茂。


       全文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.202009475
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       文章来源：复旦大学
        陈茂,复旦大学研究员，博士生导师。2006年毕业于武汉大学化学与分子科学院，2011年获得武汉大学博士学位。之后在美国麻省理工学院从事研究工作，主要研究方向为高分子合成。