《功能化液晶聚炔的分子形狀調控及結構和性能關係研究》是依託北京大學，由陳爾強擔任負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：功能化液晶聚炔的分子形狀調控及結構和性能關係研究
- 項目負責人：陳爾強
- 項目類別：面上項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目擬通過理性分子設計與合成來實現對單取代液晶聚炔分子形狀的調控。一些功能基團，如偶氮苯、二苯炔、咔唑、芴、芘等，將作為液晶基元引入到聚炔的側鏈上。我們將深入考察化學結構、液晶結構和體系功能三者之間的相互關聯。主要研究內容包括：（1）設計、合成具有片狀結構的不含柔性間隔基的尾接型側鏈液晶聚炔，通過改變液晶基元及側基尾鏈的結構來提高剛性片狀液晶聚炔的溶解性和可加工性；（2）設計、合成具有柱狀結構的甲殼型液晶聚炔，以及基於甲殼效應的主/側鏈結合型液晶聚炔，考察其多層次自組裝結構與化學結構的關係。（3）考察所合成聚炔的導電、光導電、發光等性質，通過控制液晶相態來實現體系功能的最佳化。
結題摘要
本項目旨在深入研究單取代液晶聚炔的化學結構、液晶結構及其功能之間的關係。按研究計畫，我們設計合成了一系列含非液晶性側基的甲殼型液晶聚炔、主/側鏈結合型液晶聚炔、不含柔性間隔基的Hemiphasmid型側鏈液晶聚炔，深入考察了樣品的相結構與相轉變，並在聚炔功能化方面進行了探索。已取得的主要研究成果如下。1、在研究甲殼型聚炔時我們發現，聚乙炔基對苯二甲酸二烷基酯（2,5-Pm）存在非尋常的各向同性態“重入”現象，並在實驗上首次證實其柱狀相的形成是一個熵驅動的過程。2、將取代基置於苯環的3,5-位，所得聚乙炔基間苯二甲酸二烷基酯（3,5-Pm）與2,5-Pm相比，具有較弱的“甲殼效應”，其柱狀相-柱狀相轉變與順式主鏈螺旋構象從cis-cisoidal轉為cis-transoidal相對應。一個重要的發現是當烷基尾鏈較長時，不含手性中心的3,5-Pm會出現鏡面對稱破缺，形成手性柱狀相。3、將手性中心引入3,5-Pm的烷尾鏈中，觀察到手性柱狀相之間的轉變。其低溫柱狀相具有高級有序，晶胞中含4根高分子，是一種新發現的分子鏈受挫排列形式，可形成Kagome格子圖案。在柱狀相-柱狀相轉變中，受挫鏈會發生手性反轉。經單軸取向，這一樣品可製備成雙向形變材料。4、基於3,5-Pm，我們合成了含功能基團的主/側鏈結合型液晶聚炔，發現位於側鏈末端的功能基團的形狀及連線方式（尾接或腰接）對相結構有重要影響。片狀基團和腰接方式有利於柱狀相的形成；而棒狀基元的尾接方式可導致高級有序的近晶相，且近晶相可向柱狀相轉變。5、我們發現不含柔性間隔基的Hemiphasmid型側鏈液晶聚炔可形成柱狀相。其液晶相的構築單元是若干根高分子鏈組裝而成的“多鏈超分子柱”，柱記憶體在主鏈和側鏈的微相分離。理論分析指出，調節高分子鏈剛性部分與柔性烷基部分的體積比可精確調控“多鏈超分子柱”中的分子鏈數目，這與實驗結果十分符合。6、我們發現Hemiphasmid型側鏈液晶聚炔是一種良好的單壁碳納米管（SWNTs）分散劑，且表現出一定的“直徑傾向性”，傾向於分散較大直徑的SWNTs。
