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何鳳課題組實(shí)現(xiàn)了有機(jī)太陽(yáng)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(yáng)能電池能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到11.2％，是富勒烯類(lèi)有機(jī)太陽(yáng)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(jí)結(jié)構(gòu)，提高有機(jī)太陽(yáng)能電池的開(kāi)路電壓和效率。同時(shí)，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(shí)可通過(guò)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(zhǎng)于其他太陽(yáng)能電池。 此外，氯取代策略在合成上相對(duì)容易而且原材料價(jià)格較低，因此在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中能夠大大節(jié)約成本，有利于太陽(yáng)能電池的批量生產(chǎn)和商業(yè)化推廣。

本發(fā)明公開(kāi)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(rùn)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(duì)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(guò)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(guò)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。

該項(xiàng)工作發(fā)展了首個(gè)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。

苯乙烯與二烯烴嵌段共聚物包括苯乙烯類(lèi)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(shù)脂。目前，前者在全世界已形成了數(shù)百萬(wàn)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(shù)脂由于將橡膠嵌段的球粒直徑控制在納米數(shù)量級(jí)，因而同時(shí)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(chē)、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(wú)法替代的，但是目前我國(guó)K樹(shù)脂尚未成功工業(yè)化。本項(xiàng)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(duì)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(gè)過(guò)程合二為一，實(shí)現(xiàn)無(wú)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(lèi)熱塑性彈性體、K樹(shù)脂等。本項(xiàng)目通過(guò)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(cè)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(jí)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(qǐng)了3項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利，具有完全獨(dú)立的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

該項(xiàng)目已經(jīng)獲得國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利：專(zhuān)利號(hào)：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(shù)脂等的生產(chǎn)，同時(shí)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(guó)產(chǎn)聚合松香中普遍存在，這是一個(gè)不容忽視的問(wèn)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(guó)內(nèi)尚沒(méi)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(xiàng)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(jiǎn)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(wú)機(jī)離子寡聚體并可以通過(guò)“無(wú)機(jī)離子聚合”全新途徑可塑地構(gòu)建出無(wú)機(jī)材料，實(shí)現(xiàn)“像制造塑料一樣制造無(wú)機(jī)物”（Nature 2019）并可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)材料的相互融合（Science 2021）。 一、項(xiàng)目分類(lèi) 重大科學(xué)前沿創(chuàng)新 二、成果簡(jiǎn)介 首次構(gòu)建出無(wú)機(jī)離子寡聚體并可以通過(guò)“無(wú)機(jī)離子聚合”全新途徑可塑地構(gòu)建出無(wú)機(jī)材料，實(shí)現(xiàn)“像制造塑料一樣制造無(wú)機(jī)物”（Nature 2019）并可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)材料的相互融合（Science 2021）。這些成果突破了無(wú)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(kāi)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(wú)機(jī)共聚新技術(shù)，可以制備出有機(jī)-無(wú)機(jī)共聚物（Angew Chem Int Ed 2020）。與傳統(tǒng)的有機(jī)無(wú)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(wú)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(wú)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(guò)無(wú)機(jī)離子寡聚體可以大幅度改善傳統(tǒng)塑料材料。 “無(wú)機(jī)離子聚合”可以構(gòu)建出柔性無(wú)機(jī)離子材料，開(kāi)發(fā)出礦物基塑料替代新材料，被稱(chēng)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(wèn)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(duì)應(yīng)更高聚合度的聚乙烯醇，如超過(guò)3000以上，溶液聚合方法基本無(wú)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(kāi)發(fā)了無(wú)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(wú)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(wú)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(guò)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(wú)雜質(zhì)引入。固體含量可以在30-45%之間，反應(yīng)過(guò)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。

本發(fā)明屬于金屬材料表面改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種通過(guò)表面引發(fā)聚合在金屬材料表面接枝陰離子型共聚物的方法。本發(fā)明采用表面引發(fā)聚合技術(shù)，首先將引發(fā)劑錨固到金屬材料表面，隨后加入陰離子型單體和共聚單體，通過(guò)表面熱/光引發(fā)聚合反應(yīng)制備得到陰離子型共聚物修飾的金屬材料。本發(fā)明具有操作簡(jiǎn)便、反應(yīng)條件溫和等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)該方法接枝在金屬材料表面的聚合物層穩(wěn)固、均勻且化學(xué)結(jié)構(gòu)易調(diào)，從而拓寬了其在醫(yī)療器械、電子能源、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。