论文部分内容阅读
聚合物材料作为一种典型的软物质材料,它具有柔性、质轻、来源广泛、容易发生自组织、弱刺激强响应等软物质特性受到研究者们的广泛关注。具有高度取向有序的聚合物微纳米结构阵列在材料应用和性能提高方面具有十分重要的影响。因此,如何有效地构筑取向有序微纳米结构阵列并且探讨其对材料性能的影响已经成为高分子物理和凝聚态物理的重要研究课题。本文主要围绕几种聚合物在受限空间中的取向行为及其物理特性进行了研究,实现了对聚合物聚集态结构的精确调控,对于提高和优化其物理特性具有重要意义。论文的主要内容如下:1)以聚氨酯-脲基聚乙二醇(polyethylene glycol(PEG)-based polyurethane-urea supramolecular hydrogelator)(PUU4k-12)作为研究对象,采用纳米压印技术在不同温度下构筑了取向有序的聚氨酯-脲基聚乙二醇纳米结构阵列,发现了聚乙二醇片晶的取向与溶胀方向关系的规律。70?C构筑的PUU4K-12微纳米结构阵列,其物理交联网络未被破坏,其纳米条带在吸水溶胀的过程中由于表面不稳定从而形成了取向有序表明褶皱行为,并且通过调控PUU4K-12微纳米条带的特征尺寸(高度、纵深比)成功地实现了对有序褶皱的方向、振幅、周期的调控。120?C条件下通过破坏其氢键网络构筑的PUU4K-12微纳米结构阵列,系统地研究了不同受限空间中PUU4K-12中结晶单元PEG片晶取向规律。此外,具有高度片晶取向的PUU4K-12纳米条带呈现各向异性的膨胀行为。2)以聚(9,9-二辛基芴-苯并噻二唑)(Poly(9,9-di-n-octylfluorene-altbenzothiadiazole)(F8BT)作为研究对象,采用纳米压印技术构筑F8BT的纳米结构阵列。研究发现了在F8BT纳米条带中,F8BT分子主链是沿着未被受限的方向(即纳米条带的长轴方向)取向的,并且纳米条带中F8BT分子链的取向程度和结晶度随着纳米条带宽度的增加而增加,而F8单元和BT单元的张角随着纳米条带宽度的增加而减小。我们研究了分子链取向,F8和BT单元的张角,结晶度对其激光发光特性的影响规律,最终实现了连续光泵浦的低阈值线偏振绿光聚合物激光,并揭示了其物理机制。3)以聚(9,9二辛基芴)(poly(9,9-dioctylfluorene))(PFO)作为研究对象,采用热纳米压印技术和溶剂辅助室温纳米压印技术分别构筑了具有不同相态结构的PFO纳米条带,系统地分析了纳米条带中PFO分子链和构象的取向规律,并且最终实现了连续光泵浦的蓝光聚合物激光。通过对取向有序微纳米结构阵列构筑和应用的研究,丰富了调控不同受限单体(褶皱,片晶和分子)在受限空间中取向的手段,加深了对聚合物分子和晶体结构与性能的理解,奠定了取向有序聚合物微纳米结构阵列在应用领域的基础,尤其为聚合物半导体激光器的发展和电致激光器的探索提供理论和实验依据。