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无机离子聚合与新型聚合材料的创制
首次构建出无机离子寡聚体并可以通过“无机离子聚合”全新途径可塑地构建出无机材料，实现“像制造塑料一样制造无机物”（Nature 2019）并可以进一步实现无机材料的相互融合（Science 2021）。
一、项目分类
重大科学前沿创新
二、成果简介
首次构建出无机离子寡聚体并可以通过“无机离子聚合”全新途径可塑地构建出无机材料，实现“像制造塑料一样制造无机物”（Nature 2019）并可以进一步实现无机材料的相互融合（Science 2021）。这些成果突破了无机块体材料依赖高温烧结定形的传统途径，可以在常温条件下实现构建，为功能材料的制备提供革命性的科学新基础，特别适合在生物体内开展仿生合成。目前已经颠覆性地实现以下突破：
1）结合生物矿化实现人体牙釉质的再生（Sci Adv 2019），再生层与天然牙釉结构完全一致，拥有相同的生物力学特性。该工作打破了传统口腔医学中牙釉质不能再生的认知，引领新一代口腔材料从“填充型”转变为“再生型”。目前已进入转化研究阶段，样品能够高效地修复牙齿表面的微小缺损。
2）结合传统有机聚合发展出有机-无机共聚新技术，可以制备出有机-无机共聚物（Angew Chem Int Ed 2020）。与传统的有机无机复合材料不同，共聚型新材料能够在分子尺度上实现有机和无机相之间的相互融合，从而构建出结构完全均一、具有优异力学性能的轻质高强材料。特别是在传统高分子材料中引入无机离子键可以显著增强材料原有的力学性能，例如通过无机离子寡聚体可以大幅度改善传统塑料材料。
“无机离子聚合”可以构建出柔性无机离子材料，开发出矿物基塑料替代新材料，被称为“石头变塑料” （Adv Mater 2022）。矿物基塑料材料与传统塑料相比在保持制备可塑性和结构韧性的同时，具有高强、高硬和高热稳定性等新特征，而其矿物的本质特征还可以使材料能够融入到自然的矿物循环中，为解决塑料污染问题提供新策略，是一种环保型的新材料。
浙江大学
2022-07-22
聚合物热电材料
给体片段以氟原子修饰的n型给受体聚合物热电材料，利用聚合物链间的给受体相互作用维持聚合物的电子迁移率，通过引入氟原子增加聚合物的电子亲和性以提高n掺杂效率，两者的协同作用大幅度提高了聚合物的n型电导率。通过进一步提高聚合物的塞贝克系数，成功地将n型给受体聚合物的热电性能提高了三个数量级。引入氟原子的聚合物的n型电导率提升至1.3 S/cm，功率因子提升至4.6 μW/mK2，是目前n型给受体聚合物热电材料的最佳性能。通过对聚合物在掺杂状态下的电子顺磁共振谱、紫外光电子能谱和X射线光电子能谱的表征证明了氟原子的引入提高了聚合物的n掺杂能力。场效应晶体管器件结果则表明氟原子的引入提高了聚合物在n掺杂状态下的电子迁移率。这两者的协同作用使得该聚合物的电导率相比没有引入氟原子的聚合物提高了1000倍。此外，掠入射X射线衍射、原子力显微镜以及导电原子力显微镜实验证明了氟原子的引入改变了聚合物的分子排列，提高了聚合物与掺杂剂的混溶性，使聚合物从“局部掺杂”的状态转变为“均匀掺杂”状态，从而维持了掺杂聚合物较高的n型塞贝克系数。
北京大学
2021-04-11
光变色聚合物材料
光致变色聚合物具有光学各异性的晶体所特有的双折射性，在某个温度范围内兼有液体和晶体二者特性，也称为流动的晶格。具有变色聚合物的多数物质呈现螺旋状分子结构的有机化合物构成，多数为液晶聚合物，通常螺距（P）在可见光范围内，当螺距为可见光区某一波长时，就显示对应的色彩，如红、绿、蓝色，三基色是显示各种颜色的基础，三基色按照不同的比例合成产生千万种颜色的变化。自发现100多年了，在几度至几十度，能达到宽温100℃以上的变色材料很少，特别是变色聚合物研究起步晚，变色区间窄而不稳定，东北大学制备的变色聚合物宽达250℃以上，最高达300℃以上，居国际领先，宽温变色物质为应用提供技术基础。变色聚合物具有下列独特性能： 1.修复功能，表明材料可以在高低温之间反复使用。 2.光致变色性能。选择反射与选择透过：在外界光源照射下，垂直于观察绿色聚合物膜时，看到绿色，即反射绿光，而透过光为红光，即选择透过；Bragg反射：斜观察绿板为蓝色或蓝紫色，取决于观察角度。这种独特性能是其它物质不具有的。以上性能性能用于防伪具有原创性。 本项目经过十几年的理论与技术创新研究，发明并研制出具有选择反射的光功能高分子材料，实验研究表明，它具有独特的光学、电学和热学性能，除可用作不可复制的防伪材料（它是集一级、二级和三级防伪于一身的防伪材料）外，还可以在光学（如光学开关、屏蔽材料）、轻工（如服装、装饰、涂层、纺织）、信息（新型大容量信息存储材料）等领域获得奇特的应用。 从表中可见彩色聚合物无论在研究与生产都具有原创性与先进性 获7项专利，核心技术获得国家技术发明二等奖。
东北大学
2021-04-11
聚合物复合PTC材料
聚合物复合PTC材料是近年来在国际上发展很快的高科技产品，该种材料其电阻随温度作非线性变化，具有正温度系数（即所谓PTC特性），当温度上升到某一值时，电阻急剧增加。利用这一特性做出的自控温加热材料，能根据环境温度自动调节输出功率，具有保温和控温的功能。美国将此项技术列为不转让类技术。 与陶瓷PTC材料相比，聚物合复合PTC材料具有成本低，易于加工
西安交通大学
2021-01-12
聚合物热电材料的研究
聚合物热电材料因其低毒性、质轻、柔性和可大面积加工等优势在可穿戴自供电器件方面具备很好的应用前景。 一个高性能的热电器件同时需要 p 型与 n 型两种材料。聚合物在掺杂之后的电导率 对 聚合物材料的热电性能起到了关键 的 决定 作用。 目前 ， P 型聚合物的电导率已经超过 1000 S cm -1 ，相比之下，仅有几例 n 型聚合物的电导率超过 1 S cm -1 。
北京大学
2021-04-11
阻燃聚合物复合材料
1）适用于PP的新型无卤阻燃体系 特点：无卤素，低添加量，力学性能优良，加工热稳定性好2）常规卤素阻燃剂的微胶囊包覆技术 特点：提高初始热分解温度，降低阻燃剂用量，降低卤素释放量，阻燃效率高3）新型膨胀型阻燃剂的微胶囊包覆技术 特点：提高初始热分解温度，环保，阻燃效率高，提高阻燃剂与聚合物相容性，力学性能优良，阻燃剂耐水性好
四川大学
2021-04-14
有机聚合物电致发光材料（PLEDs）
PLEDs光电功能材料具有良好的溶解性、成膜性和热稳定性，高量子效率的荧光特性，良好的半导体性能，即能传导电子或空穴，或两者兼具。本项目系列产品可用于显示器件、太阳能电池、生物传感、压力传感、印刷电路等领域。
东南大学
2021-04-10
医用抗菌、润滑聚合物涂层材料
随着科学技术的发展和人们健康意识的提高，生物材料在临床医学上的应用也越来越广泛。各种人工生物材料如，人工导尿管、人工体腔引流管、人工静脉导管、人工血液透析或腹膜透析管、人工气管插管、人工心脏瓣膜、人工骨、人工声带等广泛使用。统计显示，全球每年有上百万的生物材料制成的医疗装置植于体内，仅在北美每年的尿路导管（urethral cathers and urinary stents）的使用量就高达1亿支。但是，生物材料在给临床治疗带来便捷的同时，仍存在某
四川大学
2021-04-14
低成本功能性多孔有机聚合物
成熟度：技术突破
多孔有机聚合物是一类新兴的功能性高分子材料，相比传统高分子交联树脂，其具有类似无机分子筛的微孔，具有更高的官能团密度，已被广泛用于储存、分离或催化等领域。然而当前许多性能优良的多孔有机聚合物成本过高，严重制约着其实际应用。我们合成的价格低廉且性能优秀的多孔有机聚合物，其性能与当前典型多孔有机聚合物相当，而价格为它们的几十分之一或几百分之一，目前在储存氨气、分离二氧化碳及分离水中污染物（如硼酸，Hg2+等）等方面已完成实验室测试，这些成果将为多孔有机聚合物的真正应用打开通道。
意向开展成果转化的前提条件：中试放大及产业化工艺开发资金支持
东北师范大学
2025-05-16
由聚合物纳米中空胶囊制备绝热聚合物材料的方法
本发明公开了一种由聚合物纳米中空胶囊制备超级绝热聚合物材料的方法，该方法首先利用双亲性大分子可逆加成断裂链转移试剂制备聚合物纳米胶囊，然后制备胶囊间交联剂，最后按胶囊与胶囊间交联剂质量比2.5:1至0.8:1的比例，将胶囊间交联剂与聚合物纳米胶囊乳液混合，调节pH至3.0～6.8，于60～90oC温度下反应30min至24h，使乳液凝胶化，再通过四氢呋喃置换出纳米胶囊中的核芯石蜡，真空干燥得到聚合物纳米多孔材料；本发明制备工艺简单，孔隙率和孔径大小可以通过改变纳米胶囊乳液的固含量、醚化三聚氰胺甲醛树脂的用量以及纳米中空胶囊自身空隙率调节，并且该多孔材料相对于传统的绝热材料具有很高的力学强度。
浙江大学
2021-04-13