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何鳳課題組實(shí)現(xiàn)了有機(jī)太陽能電池效率和穩(wěn)定性的雙重提高。目前何鳳課題組研制的氯取代聚合物太陽能電池能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到11.2％，是富勒烯類有機(jī)太陽能電池體系最高效率之一。 何鳳教授介紹，氯原子具有較強(qiáng)的電負(fù)性和原子半徑，能夠在更大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)分子的能級結(jié)構(gòu)，提高有機(jī)太陽能電池的開路電壓和效率。同時，氯原子在外圍有空的3d軌道，可以賦予電子單元或共軛體系更強(qiáng)的相互作用，同時可通過這種強(qiáng)的分子間相互作用有效地調(diào)節(jié)材料的薄膜穩(wěn)定性，使其器件使用壽命長于其他太陽能電池。 此外，氯取代策略在合成上相對容易而且原材料價格較低，因此在工業(yè)生產(chǎn)過程中能夠大大節(jié)約成本，有利于太陽能電池的批量生產(chǎn)和商業(yè)化推廣。

本發(fā)明公開了一種新的含多膦酸端基的兩性離子聚合物及其制備方法和用途。本發(fā)明含多膦酸端基的兩性離子聚合物具有如式（Ⅰ）所示的結(jié)構(gòu)：式（Ⅰ）中，10≤n≤37。本發(fā)明含多膦酸端基的兩性離子聚合物可用于金屬氧化物表面接枝改性，使改性表面具備優(yōu)異親水、抗蛋白質(zhì)吸附能力、抗細(xì)菌附著能力，特別適用于含金屬氧化物表面的醫(yī)用生物材料表面的快速改性修飾，提高材料的生物相容性、抗細(xì)菌附著和表面潤滑能力。

本發(fā)明涉及一種以有機(jī)聚合物為基質(zhì)的反相弱陰離子交換混合模式色譜固定相的制備方法。本發(fā)明針對硅膠作為固定相基質(zhì)耐受pH值范圍窄，以及高交聯(lián)苯乙烯-二乙烯苯微球不容易衍生化反應(yīng)的限制，制備了耐受pH值范圍寬，含有大量的環(huán)氧基而易于衍生化的單分散性好的高交聯(lián)甲基丙烯酸縮水甘油酯-二乙烯基苯共聚微球基質(zhì)；本發(fā)明通過在高交聯(lián)聚甲基丙烯酸縮水甘油酯-二乙烯基苯共聚微球引入十八烷基胺，制備了反相/弱陰離子交換混合模式色譜固定相；通過色譜表征表明該固定相具有空間選擇性、氫鍵作用、π-π作用和疏水性等多種分離作用機(jī)理；可用于十三種亞硝胺完全分離，顯示出良好的分離效果。

苯乙烯與二烯烴嵌段共聚物包括苯乙烯類熱塑性彈性體（SBS, SIS,）、溶聚丁苯橡膠，星型SSBR, 星型SIBR等的橡膠材料，以及透明高抗沖聚苯乙烯K樹脂。目前，前者在全世界已形成了數(shù)百萬噸的生產(chǎn)能力和消費(fèi)量，廣泛的應(yīng)用于輪胎橡膠，改型瀝青，熱溶膠，壓敏膠，制鞋，聚合物改性等領(lǐng)域；后者K樹脂由于將橡膠嵌段的球粒直徑控制在納米數(shù)量級，因而同時具有優(yōu)良的透明性、抗沖擊性、抗彎折疲勞和加工性能，因此在醫(yī)用包裝材料，醫(yī)用器械材料，辦公用品、家用電器、汽車、化工、儀表等領(lǐng)域都具有極廣的應(yīng)用，這是通用高分子材料所無法替代的，但是目前我國K樹脂尚未成功工業(yè)化。本項目采用聚合反應(yīng)擠出技術(shù)，該技術(shù)以擠出機(jī)為反應(yīng)器，充分利用螺桿擠出機(jī)對高粘度介質(zhì)也具備有效傳熱、傳質(zhì)的特點(diǎn)，將單體聚合與高聚物加工兩個過程合二為一，實(shí)現(xiàn)無溶劑本體聚合，直接在擠出機(jī)中幾十秒鐘內(nèi)由單體聚合成超高分子量聚苯乙烯、苯乙烯類熱塑性彈性體、K樹脂等。本項目通過混合單體進(jìn)料方法，得到的聚合物經(jīng)NMR，IR，DMA，GPC，TEM，SEM，AFM測定及理論分析發(fā)現(xiàn)其為（SB）n多嵌段的共聚物。B橡膠嵌段的分散相尺度在自然狀態(tài)下呈納米級球狀分布。有高達(dá)220％以上的超高斷裂延伸率。在液氮中沖斷面呈現(xiàn)出典型的韌性斷裂形貌。該技術(shù)成熟度已達(dá)到可中試階段。如采用分段加料的方式，由單體一步本體聚合得到當(dāng)今世界上必須用耗能、污染的溶液聚合法方可得到的SBS、SIS等嵌段聚合物，其技術(shù)成熟度同樣已達(dá)到可中試的階段。該技術(shù)已申請了3項國家發(fā)明專利，具有完全獨(dú)立的知識產(chǎn)權(quán)。

該項工作發(fā)展了首個利用碳-硫鍵活化的Stille交叉偶聯(lián)聚合。在溫和的反應(yīng)條件下，制備了一系列高溫Stille反應(yīng)難以獲得的聚合物半導(dǎo)體材料，從而為合成低成本，高性能的有機(jī)/高分子半導(dǎo)體材料提供了新的研究思路。

該項目已經(jīng)獲得國家發(fā)明專利：專利號：ZL200510130795.9。 聚合松香是松香改性的產(chǎn)品，由于聚合松香具有色澤淺、軟體點(diǎn)高、不結(jié)晶、不氧化等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于油墨、油漆、膠粘劑和合成樹脂等的生產(chǎn)，同時還應(yīng)用于橡膠、電氣、造紙及制造多種助劑等。但是，聚合松香中的甲苯不溶物在國產(chǎn)聚合松香中普遍存在，這是一個不容忽視的問題。甲苯不溶物的存在既影響了產(chǎn)品質(zhì)量，也增加了成本。所以，去除聚合松香中的甲苯不溶物顯得特別重要。然而，到目前為止，國內(nèi)尚沒有較好的技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)聚合松香中的甲苯不溶物的去除。 該項目在不影響聚合松香性能的基礎(chǔ)上，將聚合松香中的甲苯不溶物的含量降到0.01%以下。所用的工藝簡單、快速和所需成本低，能有效降低聚合松香甲苯溶液中的不溶物。

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、項目分類 重大科學(xué)前沿創(chuàng)新 二、成果簡介 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，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。

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及粘度測試對比，聚合度最高可以達(dá)到6000。 聚合溫度低，能耗低。項目目前在研制階段，成果權(quán)屬為我校獨(dú)自擁有。