《功能高分子材料》教学方法改革探索

在高分子专业课程中,《功能高分子材料》课程因其特殊的内容可以作为试点课程进行教学模式改革尝试,将以教为主转变为以学为主,把学习的主动权交给学生,培养学生自主学习能力、展示与交流能力、质疑与创新意识。这不仅对学生是一种锻炼,对教师也是一种挑战,从而达到教学相长、相互促进的良性循环。文章从课程目标、教学内容、教学方法、教材建设和教师成长五个方面加以阐述,对课程改革提出了建议。

影响离子导电高分子材料性能的内因与外因

材料分子设计离不开结构与性能的关系。分析内因与外因两方面影响因素对材料功能特性的影响有助于优化功能材料的结构。本文以离子型导电功能高分子材料为例,详细分析了各种因素对材料电导率的影响,为离子型导电功能高分子材料的结构设计提供依据。

采用高分子自组装ZnO纳米线及其形成机理

介绍了一种能在各种晶面的硅衬底上制备垂直于衬底取向生长的ZnO纳米线阵列的新方法.该法采用高分子络合和低温氧化烧结反应,以聚乙烯醇(PVA)高分子材料作为自组装络合载体来控制晶体成核和生长.首先通过PVA侧链上均匀分布的极性基团羟基(—OH)与锌盐溶液中的Zn2+离子发生络合作用,然后滴加氨水调节络合溶液pH值为8.5±0.1,使络离子Zn2+转变为Zn(OH)2,再将硅片浸入此溶液中,从而在硅衬底表面得到较均匀的Zn(OH)2纳米点,随后在125℃左右Zn(OH)2纳米点通过热分解转化为ZnO纳米点,其后在420℃烧结过程中衬底上的ZnO纳米点在PVA高分子网络骨架对其直径的限域下逐渐取向生长成ZnO纳米线,并且烧结初期PVA碳化形成的碳通过碳热还原ZnO为Zn,再在氧气氛中氧化为ZnO的方式在纳米线顶端形成了催化活性点,促进了纳米线顶端ZnO的吸收.烧结后碳逐渐氧化被完全去除.采用场发射扫描电镜(FE-SEM)、透射电镜(TEM,HR-TEM)和X射线衍射(XRD)对纳米线的分析结果表明,ZnO纳米线在硅衬底上分布均匀,具有六方纤锌矿结构,并且大多沿[0001]方向择优取向生长,直径为20～80nm,长度可从0.5至几微米.提出了聚合物控制ZnO结晶和形貌的网络骨架限域模型以解释纳米线的生长行为.

高分子软模板法自组装生长ZnO纳米线及其光学性能

采用自组装技术，利用均聚极性高分子（聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等）长分子链作为自组装模板在半导体硅衬底上自组装生长出ZnO纳米线。采用扫描电镜（FE-SEM）和透射电镜（HRTEM）对样品的表面形貌和结构分析表征的结果表明，ZnO纳米线直径约50～80nm、长度大于4μm，具有六方纤锌矿单晶结构，且沿c轴方向择优取向生长。采用室温下光致发光（PL）谱和紫外吸收（UV）光谱对制得的ZnO纳米线的光学性能研究表明，其PL光谱上有较强的紫外发射和较弱的蓝光发射，UV吸收光谱表明样品在紫外区有强的宽带吸收，且随着纳米线粒径的减小，吸收峰出现了蓝移现象。研究探讨了高分子诱导ZnO纳米线自组装定向生长机制、发光机理及其与工艺条件的内在联系。

探索《高分子物理》教学新路

《高分子物理》课程具有内容多、要求高、学科新、发展快、社会需求不断变化等特点,教学面临严峻的挑战。本文介绍了作者在教学过程中的一些方法。在教材建设方面,提出向双语和案例分析方面进行改革,在教学过程中牢牢把握“结构与性能关系”主线,突出“柔顺性”这一重点,注重表达的方式、加强互动、结合科研、以及运用教具和多媒体课件等辅助教学手段,以收到良好的教学效果。

高分子量的聚L-谷氨酸的合成与表征

采用三乙胺为催化剂经过氨基酸羧酸酐单体的开环聚合和脱保护基，制备了高分子量聚L-谷氨酸．实验结果表明。合成的高分子量聚L-谷氨酸黏均分子量控制在70000-350000左右．单体和引发剂的摩尔比n（A）／n（I）大于50时。分子量与n（A）／n（I）无关．

骨组织工程多孔支架材料性质及制备技术

多孔性生物可降解支架的选择和制备是组织工程技术成功运用的关键。从骨架的材料要求、常用的骨架材料、骨架的制备技术等几个方面对组织工程和生物降解支架的研究进行了综述 。

高分子复合物的研究与应用进展

两种大分子可以利用氢键或者库仑力形成高分子复合物,根据不同的作用力性质可分为氢键复合物(氢键作用)和聚电解质复合物(静电力)。这种通过物理共混得到的高分子复合物,表现出了与单组分高分子截然不同的性质和特点。这一特性决定了此类复合物在诸多领域的应用,目前应用较多的领域有生物医药、渗透汽化、增稠等。本文主要介绍了高分子复合物近年来研究和应用的进展情况。

对功能高分子课程教学的思考

功能高分子的设计思想是功能高分子课程的灵魂 ,它以高分子物理学所研究的结构与性能之间关系为基础。结构与性能之间的关系是贯穿功能高分子课程始末的主线。功能高分子材料有三种设计途径 ,即化学结构设计。

在Matlab/Simulink仿真平台上演示和模拟高分子的粘弹性

设计了基于Matlab/Simulink的高分子粘弹性计算机辅助教学(CAI)软件。计算机程序由各种功能模块根据聚合物的粘弹性原理连接组合而成,通过点击模块可以输入和修改实验数据和模拟参数,运行后可以从虚拟的“示波器”、“数字显示屏”和“XY记录仪”上显示模拟结果。该软件可演示和模拟高分子材料的静态和动态粘弹性行为,如形变的滞后效应、动态力学损耗、Boltzmann叠加和自由振动衰减曲线等。该软件不仅可用于高分子物理课程的教学演示,也能够应用于高分子材料的设计和研究。

高分子链超声裂解新的Monte Carlo算法

设计了一种新的MonteCarlo算法,在计算机上模拟了高分子链的超声裂解过程。首先根据Ove nall模型用遍历法对高分子链进行模拟断裂,随后进行倒接,进而反演了整个裂解过程。在获得大量模拟结果的基础上,分别研究了极限断裂次数的频率分布,最可几极限断裂次数与聚合度之间的关系,极限断片长度的平均分布,以及分子量多分散系数与裂解程度之间的关系。

柔性光电器件发光层用ZnO微纳阵列/聚合物复合材料

采用简单的低温(温度未超过100°C)溶液法在具有较好柔韧度的基于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)衬底的铟锡氧化物(ITO)导电膜(PET/ITO)上成功制备了聚丙烯酰胺(PAM)修饰的ZnO微纳阵列.用X射线衍射(XRD)仪和扫描电子显微镜(SEM)对ZnO微纳阵列的晶体结构和表面形貌进行了表征,结果表明ZnO阵列的平均直径为150nm,长度为3μm,端面具有六边形结构,沿[0001]方向择优生长,较好地垂直在PET/ITO上;探讨了ZnO微纳阵列在PAM存在下的形成机理以及所制备的ZnO阵列在柔性光电器件方面的应用;ZnO微纳阵列的光致发光(PL)性能表明,在没有PAM的存在下,具有蓝光(457nm)和绿光(530nm)缺陷发射峰,这可能是电子分别从扩展态锌间隙(Zni)到价带和从导带到锌位氧(OZn)的跃迁引起的,而在PAM存在下所制备的PAM/ZnO阵列仅仅在400nm处有一个发射峰,这是由于电子从Zni到价带的跃迁引起的.基于PAM/ZnO的柔性器件具有较好的二极管特性,表明其在柔性光电器件方面的应用极具潜力.

兔脂肪干细胞(ADSCs)与聚羟基乙酸/壳聚糖(PLGA/CS)支架材料生物相容性研究

目的探讨兔脂肪来源于细胞（adipose-derived stemcells，ADSCs）作为种子细胞复合新型聚羟基乙酸（polylaetic-co—glycolicacid，PLGA）／壳聚糖（chitosan，CS）支架材料的生物相容性，为进一步构建组织工程化脂肪组织提供实验依据。方法取雄性新西兰大白兔腹股沟脂肪组织，I型胶原酶消化分离出ADSCs进行培养，贴壁细胞至3～5代，评价其多向分化能力。将干细胞收集重悬后，以l×10^7／mL的密度接种于多孔PLGA／CS支架，形成细胞一支架材料复合物。培养7天后，扫描电子显微镜观察细胞在支架材料上的黏附生长和基质分泌情况，评价细胞与支架材料的生物相容性；Dil荧光标记检测细胞在支架材料上的分布；Hochest33258检测细胞在支架上的生长情况。接种1和7天后，分别对细胞一材料复合物行AnnexinV／PI双染色法检测材料对细胞的毒性作用。用成脂诱导条件培养基诱导分化ADSCs及ADSCs支架材料复合物，7天后，尼罗红荧光染色液检测ADSCs在不同环境下的成脂分化能力。结果原代培养的ADSCs呈成纤维细胞样外观，在相应诱导条件下能够分化为脂肪细胞和骨细胞。细胞接种于PLGA／CS支架材料上第8天分裂增殖达到高峰，扫描电子显微镜下提示ADSCs在支架表面贴附生长良好，并向孔隙内壁充分延伸，细胞周围形成丰富的基质成分。活死双染结合共聚焦显微镜显示材料对细胞活性无影响，尼罗红染色可见成脂诱导后的ADSCs细胞质内有红色脂滴颗粒形成。结论多孔PLGA／CS支架与兔ADSCs具有良好的生物相容性，可作为构建组织工程脂肪组织的支架材料。

聚苯胺/ZnO纳米线薄膜材料作为发光层的柔性光电器件及其发光机理

综合氧化锌纳米线(ZnO NWs)的光学活性与聚苯胺(PANI)的空穴传输特性,设计并制备了一种聚合物/ZnO纳米线电致发光材料,并对其发光特性进行了研究。通过高分子络合软模板法,将有序的单晶ZnONWs均匀生长在覆有铟锡氧化物(ITO)涂层的柔性聚乙烯对苯二甲酸乙二醇酯(PET)衬底上并嵌入PANI薄膜,获得了电致发光薄膜材料和有机/无机异质结实验器件ITO/(ZnO NWs-PANI)。有机/无机异质结器件电致发光可调,在相对低的开启电压下呈现室温蓝紫外发光,并且ZnO NWs表面覆盖PANI增加了蓝紫外发光的强度和稳定性;而无PANI的ZnO NWs阵列具有450 nm处的缺陷发射峰,这可能是电子从扩展态锌间隙Zni到价带的跃迁引起的。这些结果表明,基于PANI/ZnO纳米线的复合材料在柔性光电器件方面的应用极具潜力。

透明耐热聚乳酸共混材料的制备与性能研究

采用熔融共混法制备聚乳酸(PLLA)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)透明共混材料。DSC测试结果表明,共混材料只出现一个玻璃化转变温度,说明PLLA/PMMA共混材料在宏观上不发生相分离。力学性能研究发现,PLLA/PMMA共混材料的弯曲强度、抗冲击强度和拉伸强度均优于纯PLLA及纯PM-MA。Avrami指数表明,PMMA的加入未改变PLLA的成核机理与晶体生长方式,但PLLA的结晶速率降低。PLLA/PMMA共混材料的维卡转变温度随PM-MA含量的增加而提高。还通过热处理法制得半透明高耐热PLLA/PMMA共混材料,并确定了最佳热处理条件。

聚L-乳酸/二氧化硅纳米复合材料的降解性能研究

为了研究乳酸齐聚物接枝改性SiO2(g-SiO2)对聚乳酸降解行为的影响,采用熔融共混法制备得到了聚乳酸/g-SiO2纳米复合材料。重点研究了PLLA/g-SiO2纳米复合材料和PLLA在PBS缓冲溶液中的降解行为,通过其表观形貌观察、吸水率、失重率研究发现g-SiO2能够加速PLLA的降解,并且随着g-SiO2含量的增加,其降解速率明显加快。降解过程的DSC测试显示PLLA/g-SiO2纳米复合材料的Tg随着降解时间的延长而逐渐减小。

聚L-乳酸/二氧化硅纳米复合材料及其表面诱导生成类骨磷灰石的制备

为改善纳米SiO2粒子在聚L-乳酸基体中的分散性,将乳酸齐聚物接枝到纳米SiO2粒子表面,通过IR,29Si MAS NMR和TGA对改性SiO2进行表征.以聚L-乳酸(PLLA)为基体,加入乳酸齐聚物接枝改性的二氧化硅(g-SiO2)粒子,采用溶液浇铸法制备PLLA/g-SiO2纳米复合材料,测试其在模拟体液(SBF)中的生物活性.通过XRD,IR,SEM和EDS表征手段,考察材料表面类骨磷灰石形成能力.结果表明,乳酸齐聚物成功地接枝到SiO2表面,当反应36 h时,g-SiO2接枝率最大(9.22%).随着g-SiO2含量增加和浸泡时间的延长,材料表面最初形成的无定形沉积物矿化成碳酸羟基磷灰石(Carbonated hydroxyapatite,CHA),钙磷比为1.72,类似于人骨无机质,表明g-SiO2的引入能明显加速复合材料表面CHA沉积,该复合材料有望成为骨修复填充材料和组织工程支架材料.

聚芴类发光材料的制备及其在柔性电致发光器件的应用

通过Heck反应合成了PFO/PPV共聚物,采用FT-IR、1H NMR、TGA等对共聚物结构进行了表征,其重均分子量为4 400,分子量分布为1.2。共聚物具有良好的热稳定性,在室温到700℃范围内只有一次明显的失重,初始分解温度为280℃,在350～450℃之间失重约50%。EHOMO/ELUMO、Eg分别为-6.09/-3.20、2.89eV。利用UV-Vis和PL研究了共聚物的光学性能,结果表明,共聚物具有较强的荧光性,其荧光最大发射峰位于490 nm波长处。将制备的共聚物薄膜作为发光层,引入纳米ZnO作为功能层,在柔性PET衬底上制作的PLED器件的启动电压为4.2 eV,发蓝光。

聚合物在纳米半导体材料中的应用

半导体纳米材料在光、电、磁、催化等方面具有不同于本体的一系列特性。在纳米材料及其器件制备中 ,聚合物有着重要的应用。它不仅可以有效地稳定纳米晶粒尺寸 ,而且可以钝化表面 ,增强纳米微粒的发光效果。而纳米半导体对光导聚合物的光电特性也有增强作用。将电致发光聚合物与纳米半导体微粒组合而成双层异质结EL器件 ,可提高器件效率和寿命 。

聚乳酸类材料的水解特性

聚乳酸具有良好的生物降解性、生物相容性和生物可吸收性,研究其在水中的降解行为对于指导聚乳酸的改性,满足不同的实际需要有非常重要的意义。本文对聚乳酸类降解材料的水解机理、影响水解的因素进行了综述。