中科院上海有机所黄晓宇综述：聚合物分子刷的可控合成及其应用

近期，中国科学院上海有机化学研究所有机功能分子合成与组装化学重点实验室黄晓宇研究员受邀在美国化学会创办的化学类国际顶级期刊Accounts of Chemical Research发表题为《Polymer Brushes:Efficient Synthesis and Applications》的综述论文(2018, 51,2314-2323. DOI:10.1021/acs.accounts.8b00307)。系统地评述和总结了课题组近些年在发展一维、二维和三维聚合物分子刷高效可控制备策略中取得的成果，并通过相关实例展现了聚合物分子刷基材料在药物输送、防污涂料、催化和锂离子电池等领域的广阔应用前景。中国科学院上海有机化学研究所是论文唯一署名单位，冯纯副研究员为第一作者，黄晓宇研究员为通讯作者。

聚合物分子刷基类材料是黄晓宇研究员的重点研究方向之一。一维聚合物分子刷的高密度侧链被限定于聚合物主链上，由此产生的限域效应使得侧链功能团的局部浓度大大提高，可被很好地用于抗污涂层的制备，也有望成为制备无机纳米线和纳米板的模板。二维三维聚合物分子刷由于结合了无机纳米基质的功能，如磁性、光学、电子和机械性能以及聚合物的性质，包括刺激响应性、超疏水性和防污性能，具有结构衍生性和协同效应的这类材料具有广阔的发展前景。虽然活性/可控聚合的出现为各种一维、二维、三维聚合物分子刷的制备提供了更高效的合成手段，但是具有精确组成、结构和功能的聚合物分子刷的高效可控制备仍是该领域的关键挑战之一。

基于此，黄晓宇研究员课题组经过十多年的努力，结合有机化学和高分子化学，开发了基于“三重官能性单体”为核心的高效合成一维聚合物分子刷的策略(Nat. Commun. 2017, 8, 333)。该策略具有很好的聚合策略以及功能团普适性，根据需求，采用不同聚合方法或偶联方法可以制备一系列不同结构和功能的一维聚合物分子刷。另外，所得一维聚合物分子刷的接枝密度、主链侧链的化学结构以及接枝密度具有良好地可控性。为了进一步提升聚合物分子刷的宏观尺度，该课题组近期还发展了利用非共价作用，以活性结晶驱动自组装来构建长度在微米级的非共价一维聚合物分子刷的新策略(Macromolecules 2018, 51, 2065; J. Am. Chem. Soc. 2017,139, 7136)。虽然该策略只适用于具有可结晶嵌段的共聚物，但该策略不仅可在纳米尺度上精确调控非共价聚合物分子刷的组成，还可获得尺度更大的微米级的聚合物分子刷。

文章链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.8b00307