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首次構(gòu)建出無機(jī)離子寡聚體并可以通過“無機(jī)離子聚合”全新途徑可塑地構(gòu)建出無機(jī)材料，實(shí)現(xiàn)“像制造塑料一樣制造無機(jī)物”（Nature 2019）并可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)無機(jī)材料的相互融合（Science 2021）。 一、項(xiàng)目分類 重大科學(xué)前沿創(chuàng)新 二、成果簡(jiǎn)介 首次構(gòu)建出無機(jī)離子寡聚體并可以通過“無機(jī)離子聚合”全新途徑可塑地構(gòu)建出無機(jī)材料，實(shí)現(xiàn)“像制造塑料一樣制造無機(jī)物”（Nature 2019）并可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)無機(jī)材料的相互融合（Science 2021）。這些成果突破了無機(jī)塊體材料依賴高溫?zé)Y(jié)定形的傳統(tǒng)途徑，可以在常溫條件下實(shí)現(xiàn)構(gòu)建，為功能材料的制備提供革命性的科學(xué)新基礎(chǔ)，特別適合在生物體內(nèi)開展仿生合成。目前已經(jīng)顛覆性地實(shí)現(xiàn)以下突破： 1）結(jié)合生物礦化實(shí)現(xiàn)人體牙釉質(zhì)的再生（Sci Adv 2019），再生層與天然牙釉結(jié)構(gòu)完全一致，擁有相同的生物力學(xué)特性。該工作打破了傳統(tǒng)口腔醫(yī)學(xué)中牙釉質(zhì)不能再生的認(rèn)知，引領(lǐng)新一代口腔材料從“填充型”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;再生型”。目前已進(jìn)入轉(zhuǎn)化研究階段，樣品能夠高效地修復(fù)牙齒表面的微小缺損。 2）結(jié)合傳統(tǒng)有機(jī)聚合發(fā)展出有機(jī)-無機(jī)共聚新技術(shù)，可以制備出有機(jī)-無機(jī)共聚物（Angew Chem Int Ed 2020）。與傳統(tǒng)的有機(jī)無機(jī)復(fù)合材料不同，共聚型新材料能夠在分子尺度上實(shí)現(xiàn)有機(jī)和無機(jī)相之間的相互融合，從而構(gòu)建出結(jié)構(gòu)完全均一、具有優(yōu)異力學(xué)性能的輕質(zhì)高強(qiáng)材料。特別是在傳統(tǒng)高分子材料中引入無機(jī)離子鍵可以顯著增強(qiáng)材料原有的力學(xué)性能，例如通過無機(jī)離子寡聚體可以大幅度改善傳統(tǒng)塑料材料。 “無機(jī)離子聚合”可以構(gòu)建出柔性無機(jī)離子材料，開發(fā)出礦物基塑料替代新材料，被稱為“石頭變塑料” （Adv Mater 2022）。礦物基塑料材料與傳統(tǒng)塑料相比在保持制備可塑性和結(jié)構(gòu)韌性的同時(shí)，具有高強(qiáng)、高硬和高熱穩(wěn)定性等新特征，而其礦物的本質(zhì)特征還可以使材料能夠融入到自然的礦物循環(huán)中，為解決塑料污染問題提供新策略，是一種環(huán)保型的新材料。

       成熟度：技術(shù)突破         多孔有機(jī)聚合物是一類新興的功能性高分子材料，相比傳統(tǒng)高分子交聯(lián)樹脂，其具有類似無機(jī)分子篩的微孔，具有更高的官能團(tuán)密度，已被廣泛用于儲(chǔ)存、分離或催化等領(lǐng)域。然而當(dāng)前許多性能優(yōu)良的多孔有機(jī)聚合物成本過高，嚴(yán)重制約著其實(shí)際應(yīng)用。我們合成的價(jià)格低廉且性能優(yōu)秀的多孔有機(jī)聚合物，其性能與當(dāng)前典型多孔有機(jī)聚合物相當(dāng)，而價(jià)格為它們的幾十分之一或幾百分之一，目前在儲(chǔ)存氨氣、分離二氧化碳及分離水中污染物（如硼酸，Hg2+等）等方面已完成實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，這些成果將為多孔有機(jī)聚合物的真正應(yīng)用打開通道。         意向開展成果轉(zhuǎn)化的前提條件：中試放大及產(chǎn)業(yè)化工藝開發(fā)資金支持

給體片段以氟原子修飾的n型給受體聚合物熱電材料，利用聚合物鏈間的給受體相互作用維持聚合物的電子遷移率，通過引入氟原子增加聚合物的電子親和性以提高n摻雜效率，兩者的協(xié)同作用大幅度提高了聚合物的n型電導(dǎo)率。通過進(jìn)一步提高聚合物的塞貝克系數(shù)，成功地將n型給受體聚合物的熱電性能提高了三個(gè)數(shù)量級(jí)。引入氟原子的聚合物的n型電導(dǎo)率提升至1.3 S/cm，功率因子提升至4.6 μW/mK2，是目前n型給受體聚合物熱電材料的最佳性能。?通過對(duì)聚合物在摻雜狀態(tài)下的電子順磁共振譜、紫外光電子能譜和X射線光電子能譜的表征證明了氟原子的引入提高了聚合物的n摻雜能力。場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件結(jié)果則表明氟原子的引入提高了聚合物在n摻雜狀態(tài)下的電子遷移率。這兩者的協(xié)同作用使得該聚合物的電導(dǎo)率相比沒有引入氟原子的聚合物提高了1000倍。此外，掠入射X射線衍射、原子力顯微鏡以及導(dǎo)電原子力顯微鏡實(shí)驗(yàn)證明了氟原子的引入改變了聚合物的分子排列，提高了聚合物與摻雜劑的混溶性，使聚合物從“局部摻雜”的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椤熬鶆驌诫s”狀態(tài)，從而維持了摻雜聚合物較高的n型塞貝克系數(shù)。

本發(fā)明涉及超聲引發(fā)溶液聚合制備納米鐵聚合物復(fù)合材料的方法。將三氯化鐵、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲苯和偶氮二異丁腈混合均勻，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下超聲輻射，得到反應(yīng)后溶液；向反應(yīng)后溶液中加入無水甲醇進(jìn)行沉淀，過濾得到沉淀物，將沉淀物洗滌、真空烘干并研磨得納米鐵聚合物復(fù)合材料，聚合物復(fù)合材料為灰黑色固體粉末。本發(fā)明在使用氮?dú)獗Ｗo(hù)、不加入還原劑的條件下，超聲輻射，鐵離子被還原成納米鐵顆粒，同時(shí) MMA、St原位聚合，一步直接合成了納米鐵聚合物復(fù)合材料，這是一種相對(duì)綠色、節(jié)能又環(huán)保的方法。

傳統(tǒng)的聚乙烯醇制備工藝為在甲醇中的溶液聚合法，根據(jù)聚合度的不同要求，調(diào)整引發(fā)劑及甲醇配比，可以獲得從300-2600左右聚合度的聚乙烯醇。對(duì)應(yīng)更高聚合度的聚乙烯醇，如超過3000以上，溶液聚合方法基本無法實(shí)現(xiàn)。因?yàn)殡S著聚合度的提高，體系粘度太高，存在散熱及輸送困難，轉(zhuǎn)化率難以提高，因此高聚合度聚乙烯醇只能采用其他聚合方法實(shí)現(xiàn)。本課題組成功開發(fā)了無皂乳液聚合制備高聚合度聚乙烯醇的方法。其基本原理為在較低的溫度下（低于30度），不添加乳化劑，采用氧化還原引發(fā)體系，成功實(shí)現(xiàn)了醋酸乙烯單體的無皂乳液聚合。做成的乳液非常穩(wěn)定，粒子較細(xì)，攪拌桿上無殘留物。仍然需要添加少量破乳劑，讓粒子迅速聚并沉淀，然后過濾，洗滌，干燥，得到聚醋酸乙烯酯。在將聚合物溶解在甲醇中，經(jīng)常規(guī)醇解，得到聚乙烯醇。 主要技術(shù)指標(biāo)： 該聚合方法的優(yōu)點(diǎn)：不添加乳化劑，聚合物純度高，無雜質(zhì)引入。固體含量可以在30-45%之間，反應(yīng)過程平穩(wěn)，聚合速度快，在3-5小時(shí)聚合完成，聚合轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到99%以上。采用同樣的方法可以獲得不同聚合度的聚乙烯醇，根據(jù)GPC及粘度測(cè)試對(duì)比，聚合度最高可以達(dá)到6000。 聚合溫度低，能耗低。項(xiàng)目目前在研制階段，成果權(quán)屬為我校獨(dú)自擁有。

光致變色聚合物具有光學(xué)各異性的晶體所特有的雙折射性，在某個(gè)溫度范圍內(nèi)兼有液體和晶體二者特性，也稱為流動(dòng)的晶格。具有變色聚合物的多數(shù)物質(zhì)呈現(xiàn)螺旋狀分子結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物構(gòu)成，多數(shù)為液晶聚合物，通常螺距（P）在可見光范圍內(nèi)，當(dāng)螺距為可見光區(qū)某一波長(zhǎng)時(shí)，就顯示對(duì)應(yīng)的色彩，如紅、綠、藍(lán)色，三基色是顯示各種顏色的基礎(chǔ)，三基色按照不同的比例合成產(chǎn)生千萬(wàn)種顏色的變化。自發(fā)現(xiàn)100多年了，在幾度至幾十度，能達(dá)到寬溫100℃以上的變色材料很少，特別是變色聚合物研究起步晚，變色區(qū)間窄而不穩(wěn)定，東北大學(xué)制備的變色聚合物寬達(dá)250℃以上，最高達(dá)300℃以上，居國(guó)際領(lǐng)先，寬溫變色物質(zhì)為應(yīng)用提供技術(shù)基礎(chǔ)。變色聚合物具有下列獨(dú)特性能： 1.修復(fù)功能，表明材料可以在高低溫之間反復(fù)使用。 2.光致變色性能。選擇反射與選擇透過：在外界光源照射下，垂直于觀察綠色聚合物膜時(shí)，看到綠色，即反射綠光，而透過光為紅光，即選擇透過；Bragg反射：斜觀察綠板為藍(lán)色或藍(lán)紫色，取決于觀察角度。這種獨(dú)特性能是其它物質(zhì)不具有的。以上性能性能用于防偽具有原創(chuàng)性。 本項(xiàng)目經(jīng)過十幾年的理論與技術(shù)創(chuàng)新研究，發(fā)明并研制出具有選擇反射的光功能高分子材料，實(shí)驗(yàn)研究表明，它具有獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)和熱學(xué)性能，除可用作不可復(fù)制的防偽材料（它是集一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)防偽于一身的防偽材料）外，還可以在光學(xué)（如光學(xué)開關(guān)、屏蔽材料）、輕工（如服裝、裝飾、涂層、紡織）、信息（新型大容量信息存儲(chǔ)材料）等領(lǐng)域獲得奇特的應(yīng)用。 從表中可見彩色聚合物無論在研究與生產(chǎn)都具有原創(chuàng)性與先進(jìn)性   獲7項(xiàng)專利，核心技術(shù)獲得國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。

成果簡(jiǎn)介： 構(gòu)筑碳-碳鍵的烯烴鏈?zhǔn)骄酆虾蜕商?雜鍵的環(huán)狀單體開環(huán)聚合，有賴過渡金屬配合物催化的發(fā)現(xiàn)而取得卓越成就。然而，金屬催化大多基于路易斯酸（金屬原子空d軌道）作用。探索有機(jī)分子催化的聚合體系，可以拓展更多催化和聚合反應(yīng)模式，揭示涵蓋路易斯酸、堿，布朗斯特酸、堿，和氫鍵（及其他弱）作用的，多樣性和多功能協(xié)同的催化聚合新范式。發(fā)現(xiàn)新聚合反應(yīng)，創(chuàng)制新型

本項(xiàng)目以聚合物驅(qū)采出液為研發(fā)的重點(diǎn)，以 TL 為起始劑(TL 為多乙烯多 胺、甲醛、雙酚 A 為原料合成的起始劑)合成開發(fā)出具有多枝型的聚醚原油破乳 劑，形成了包括 15 種二嵌段、15 種三嵌段、3 種三嵌段的破乳劑系列產(chǎn)品，目 前已完成中試試驗(yàn)。

本項(xiàng)目以聚合物驅(qū)采出液為研發(fā)的重點(diǎn)，以TL為起始劑(TL為多乙烯多胺、甲醛、雙酚A為原料合成的起始劑)合成開發(fā)出具有多枝型的聚醚原油破乳劑，形成了包括15種二嵌段、15種三嵌段、3種三嵌段的破乳劑系列產(chǎn)品，目前已完成中試試驗(yàn)。

聚合物復(fù)合PTC材料是近年來在國(guó)際上發(fā)展很快的高科技產(chǎn)品，該種材料其電阻隨溫度作非線性變化，具有正溫度系數(shù)（即所謂PTC特性），當(dāng)溫度上升到某一值時(shí)，電阻急劇增加。利用這一特性做出的自控溫加熱材料，能根據(jù)環(huán)境溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出功率，具有保溫和控溫的功能。美國(guó)將此項(xiàng)技術(shù)列為不轉(zhuǎn)讓類技術(shù)。 與陶瓷PTC材料相比，聚物合復(fù)合PTC材料具有成本低，易于加工