高分子化合物具有抗腐蚀、密度低、功能多样性等优异的物理化学性能,使其在光电领域有巨大应用潜力,尤其是分子尺度上的结构变化和组成的可调性为实现人工调控材料的红外发射率提供新的途径。螺旋聚合物因其规整有序的高级分子结构成为一类具有实用价值的低红外发射率材料,精准有序的螺旋结构能有效降低高分子化合物中不饱和基团的缺氢程度,从而改变分子的振动模式,将材料的红外发射率降低至理想值。另外,将具有光学活性的螺旋聚合物与纳米材料进行杂化,可充分利用无机纳米粒子的量子尺寸效应和表面效应,增强高分子与无机纳米粒子间的界面作用,进而降低有机无机杂化体系的红外辐射能量。本文基于手性豆甾醇和非手性特戊酸,通过酰胺化反应制备了两种炔丙酰胺单体M1和M2,然后经过金属铑催化剂的配位聚合合成出M1单体的自聚物和一系列单体M1、M2的共聚物。将具有稳定螺旋构象的共聚物PA分别与酸化后的多壁碳纳米管f-MWNTs和氧化石墨烯GO等纳米碳材料进行复合,得到PA@f-MWNTs、PA@GO纳米复合材料。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁(NMR)、紫外-可见光谱(UV-vis)、圆二色光谱(CD)、凝胶渗透色谱(GPC)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、热重分析(TGA)等方法表征了螺旋聚合物及其纳米复合材料的结构和性能,同时测试了它们在8-14μm的红外发射率。实验结果总结如下:1.螺旋聚合物的合成、表征及其红外辐射特性基于豆甾醇的手性N-炔丙酰胺单体M1在铑金属催化剂的配位聚合作用下聚合成为分子量适中且分布均匀的螺旋聚乙炔分子poly(M1),侧链中N-H键、C=O键等化学键形成分子间或分子内氢键产生的不对称作用力是构建和维持螺旋构象的重要驱动力,其中酰胺基的N-H键和C=O键选择性参与了分子间和分子内氢键,而酯结构中的C=O键主要参与形成分子内氢键。聚合物螺旋结构的的稳定性和规整度受多种因素影响,如催化剂含量、溶剂等。将M1与另一种基于特戊酸的N-炔丙酰胺单体M2聚合,以不同单体配比合成出一系列分子量适中且分布均匀的光学活性共聚物。从共聚物的圆二色谱中可发现,共聚物螺旋结构的有序性随组分变化发生显著改变,当M1与M2摩尔配比为1:2时,分子侧链氢键作用力与空间排斥力达到最佳的协同效应,共聚物Poly(M10.33-co-M20.67)达到最有序、最稳定的结构,并表现出最高的光学活性。通过测定材料的红外发射率值发现,螺旋聚合物的结构越稳定,其红外发射率值也越低,共聚物Poly(M10.33-co-M20.67)的红外发射率可低至 0.536。2.螺旋聚炔与多壁碳纳米管的复合及其红外辐射特性用高温浓酸蒸汽氧化多壁碳纳米管,使其表面带有含氧的活性基团,采用溶液共混的方法将螺旋聚合物包覆在碳纳米管的表面,制备得到PA@f-MWNTs纳米复合粒子。从表征结果可以看出复合过程仅发生在碳纳米管的表面,聚合物分子与以缠绕的方式均匀地包覆在其表面,碳纳米管内部的晶体结构没有遭到破坏。复合纳米粒子仍具有较好的光学活性和热稳定性。相比于纯的碳纳米管,PA@f-MWNTs纳米复合粒子的红外发射率有所下降,表明聚合物分子与碳纳米管表面的π-π轭作用和电子转移有助于降低复合物的红外发射率。3.螺旋聚炔与氧化石墨烯的复合及其红外辐射特性通过溶液共混的方法将螺旋聚合物与氧化石墨烯进行复合,制备了 PA@GO纳米复合物。复合过程中聚合物仍保持一定的螺旋二级结构,并以无规则的岛状聚集状态附着在氧化石墨烯层的表面,PA结构中特殊官能团与氧化石墨烯片层上的含氧基团形成氢键对于提高聚合物螺旋结构的有序度具有极大作用。该PA@GO纳米粒子的红外发射率(ε=0.593)低于PA与GO的直接混合物的红外发射率(ε=0.704),表明通过结合有机无机的界面作用和螺旋聚合物的光学活性能有效地降低纳米材料的红外发射率。