《手性高分子的片晶形態手性形成機制》是依託清華大學，由徐軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：手性高分子的片晶形態手性形成機制
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：徐軍
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
微觀結構如何影響材料的巨觀結構手性，仍是一個不解之謎。本申請以手性高分子為研究對象，擬從不平衡表面應力的角度研究分子手性等微觀結構和高分子片晶巨觀形態手性（片晶扭轉和彎曲）的關係。擬研究影響高分子摺疊鏈片晶表面結構和結晶動力學的各種因素，如共聚、共混、過冷度、溶劑氛圍、體系粘度和退火處理等因素，對表面應力以及片晶的手性生長形態的影響。通過實驗測定和理論模擬，嘗試建立微觀結構－表面應力、表面應力－片晶生長手性的定量關係。在此基礎上，研究高分子薄膜不同層次結構手性對旋光性能的影響。本研究有望揭示摺疊鏈片晶手性生長的內在機制，為高分子結晶的形態調控和旋光性能最佳化提供理論依據。
結題摘要
本項目從實驗和理論上研究了手性高分子——聚羥基脂肪酸酯片晶形態手性(片晶扭轉和彎曲)的形成機制,揭示了聚集態結構對結晶高分子薄膜旋光活性的影響。結果表明，在不改變分子手性的前提下，通過共聚或者共混改變片晶表面基團的大小和數量，可以使片晶扭轉手性發生反轉。據此，在文獻中表面應力導致片晶扭轉的基礎上，我們進一步提出各向異性的表面應力分布決定片晶扭轉的手性方向。進一步地，和力學系馮西橋教授、王建山博士合作，建立了定量描述片晶扭轉和彎曲的模型。模擬結果表明，表面應力方向的改變可以導致片晶扭轉手性的反轉。我們的這一工作，從實驗和理論上揭示了表面應力分布影響片晶生長手性的機理，解決了片晶扭轉手性和低級結構關係這一困擾廣大研究者多年的問題。定量計算表明，片晶表面應力大小隨過冷度增加而增大。此外，和美國紐約大學Kahr教授合作，採用Mueller矩陣顯微鏡，對手性和非手性高分子結晶薄膜的旋光行為進行了表征。結果表明，手性聚乳酸結晶薄膜驚人的旋光性能，主要來自於片晶間的交錯排列，而分子手性對各向異性的多晶薄膜的旋光效應貢獻很弱。非手性高分子聚丁二酸丁二醇酯環帶球晶，由於片晶扭轉,同一球晶中存在旋光方向相反的兩種區域。研究成果在JACS、Macromolecules、Polymer、高分子學報等刊物上發表文章10篇，其中SCI 收錄文章8篇。項目負責人先後獲得2010中國石油和化學工業協會科技進步二等獎（第4完成人）、2011年洪堡高級訪問學者、2012年馮新德高分子獎。培養的一名博士生獲得國務院學位委員會2011年度博士研究生學術新人獎，一名碩士生獲得清華大學優秀碩士學位論文。
