MEH-PPV/层状硅酸盐纳米复合物的光物理性质

用稳态和时间分辨荧光光谱技术,结合13C固体NMR研究了共轭高分子聚2-甲氧基-5-(2′-乙基-己氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基(MEH-PPV)在层状硅酸盐(montmorillonite,MMT)纳米片层受限空间中的聚集态结构、性质和对外场的响应特性.结果表明,MMT二维纳米受限空间对MEH-PPV自聚集的阻隔作用,减少了MEH-PPV链间近程相互作用较强的H-聚集,增加了J-聚集含量.结果激发态激子自淬灭的几率降低,稳态荧光量子产率提高和动态荧光寿命的延长;通过共轭碳原子的自旋-晶格弛豫时间的测定,观察了MMT对聚合物分子运动的影响,并由此探讨了MEH-PPV凝聚态与光物理性质的关系.

分子动力学方法研究聚甲基乙烯基醚/水体系中氢键和准氢键的结构与分布

用分子动力学方法模拟室温下不同浓度的聚甲基乙烯基醚/水体系的微观溶剂化结构.得到的径向分布函数和氢键给体和受体距离分布表明,聚合物与水形成的氢键比水之间形成的氢键短约0.005nm.准氢键C—H…O的数目是范德华作用对的7.2%.我们发现,在各浓度下,水分子并不能均匀地分布在聚合物结构单元上,即使在很稀的溶液(3.3%,质量分数)中,仍然有10%左右的醚氧没有和水分子形成氢键.这说明在溶液中,不但高分子链间有紧密的接触,而且高分子链内的链段间也有紧密的接触,导致链上的一些醚氧不能和水分子有效地接触而形成氢键.准氢键随浓度的变化和氢键的变化趋势类似,但形成准氢键的结构单元数目与形成氢键的结构单元数目比值在0.2附近.文献上用动态DSC测量低分子量聚甲基乙烯基醚(PVME)水溶液的相转变焓发现,在浓度为30%左右有一转折,与本模拟所得出的在浓度为27%左右氢键和准氢键比例的转折相关,这给相转变焓的转折点提供了分子尺度的微观解释.另外,浓度小于54%的溶液中存在"自由水",在86%的浓溶液中每个结构单元大约与1.56个水分子缔合.

基于二维共轭结构的苯并二噻吩类聚合物光伏材料

为了不断提高聚合物太阳能电池的光电转化效率,研究人员设计并合成了种类众多的给/受体单元来制备共轭聚合物材料.其中,基于苯并[1.2-b:4,5-b′]二噻吩(BDT)单元的聚合物材料在有机太阳能电池器件中取得了十分突出的光电转化效率,显示了巨大的应用前景.相比于柔性侧基(如烷氧基或烷基)取代的BDT单元而言,基于二维共轭结构BDT的共轭聚合物通常有更好的热稳定性,更宽的吸收光谱,较低的HOMO能级以及更高的空穴迁移率,因而表现出更加优异的光伏性能,最近报道的由二维共轭BDT单元共聚物制备的聚合物太阳能电池可以获得10%以上的光电转化效率.本文首先简要介绍了二维共轭结构BDT单元的合成方法,然后总结了近年来基于二维共轭结构BDT单元的共轭聚合物及其在太阳能电池中的应用.

基于三维椭球模型的构象弹性理论

基于合理的旋转异构态模型得到二维链构象分布函数,通过假设构象态消失规则得到的构象弹性理论能很好地描述高分子材料的橡胶弹性.本研究利用三维椭球模型,考虑各向异性的形变过程,对构象弹性理论进行了进一步修正;并且利用修正后的理论计算全同立构聚丙烯(iPP)的应力应变关系.理论结果成功地描述了在形变过程中,由于结构变化对自由能、熵及内能变化的影响.此外,对高分子凝聚态多尺度衔接问题也作了初步探索.