复合材料h一pd不可替代的优异特性，新型U维增强高分子复合材料因其质轅R高强、综合性能优异Q在航空航天、国阌Ӏ军工等领域有着q泛的应用。除此之外，U维增强基高分子复合材料在汽车、船舶制造、医疗器械、运动器材等领域亦有qK的应用前景?/span>
中国U学院新疆理化技术研I所_化工工程技术研I中?j)研I员张亚刚带领的团队开展了(jin)一pd包括ȝU维增强高分子复合材料和分子聚合物设计与构{的基础理论与应用研I工作?/span>
材料的界面粘附性能是纤l增强复合材料技术的关键。ؓ(f)提高热塑性树(wi)脂聚丙烯(PP)与玻璃纤l?GF)之间的界面相Ҏ(gu)和_结强度Q张亚刚团队提出?jin)一U对GF三步渍的方法，GF逐步?3-氨丙?三乙氧基烷(–APS)Q?Q?-׃异氰酔R(HDI)?qing)苄胺、十八胺或聚处理Q从而在GF表面接枝上长的分子链。研I结果表明这U改性方法能有效提高复合材料的拉伸强度。通过界面调控和官能化反应不但可以增强U维和高分子材料的界面相Ҏ(gu)和黏附能力Q而且可以大大拓宽可用的Z材料的范围。相关研I成果发表在国际刊物《英国皇家化学会(x)q展》（RSC AdvancesQ上。（论文链接Q?/span>
同时Q受生物骨组l替换材料纤l增强和相变增韧的启发，张亚刚研I团队创造性地纤l增强和成核剂调控聚丙烯l晶行ؓ(f)相结合，研发?jin)合成新型聚丙烯复合材料的新?gu)。该Ҏ(gu)是由聚丙烯、增容剂、玻璃纤l、成核剂、抗氧剂采用两步法工成Q首先用成核剂诱D丙烯成核Q然后再用玻璃纤l与之复合进行进一步增强的Ҏ(gu)Q解决了(jin)传统Ҏ(gu)中直接将聚丙烯与成核剂及(qing)U维q行混合Q由于玻璃纤l作ZU外来杂质的引入Q得成核剂不能有效发挥其调控聚丙烯l晶行ؓ(f)的作用的问题。ƈpȝ地研I了(jin)不同成核剂与ȝU维l成的复合体pd备聚丙烯复合材料的效果，同时考察?jin)成核剂度对聚丙烯复合材料力学性能的媄(jing)响；发现?jin)一pd可同时得PP辑ֈ刚韧q的α成核剂/ȝU维l合体系和最佳配斏V相关研I成果发表在国际刊物 《应用高分子U学杂志》（Journal of Applied Polymer ScienceQ上。（论文链接Q?/span>
此外Q科研h员还考察?jin)将ȝ增强和β成核剂调控l晶行ؓ(f)相结合制备聚丙烯复合材料中，ȝ和β成核剂Ҏ(gu)性PP的结晶行为和力学性能的媄(jing)响，揭示?jin)增强纤l与Z?wi)脂界面_附性能的机理，发现?jin)玻璃纤l增强可弥补β成核剂改性对PP刚性带来的损失Q大大改善其l合力学性能。相关研I成果发表在国际刊物《英国皇家化学会(x)q展》（RSC AdvancesQ上。（论文链接Q?/span>
相关研究成果“一U聚丙烯复合材料的制备方法”已甌国家发明专利Q该Ҏ(gu)α和β两个pd成核剂调控结晶行为分别与ȝU维增相l合制备高性能聚丙烯复合材料，设计制备Z(jin)刚性和韧性^衡的聚丙烯复合材料，计新型聚丙烯复合材料提供一U新的思\和方法?/span>
在随后的工作中，张亚刚团队提Z(jin)应用分子多重氢键进行新型功能和l构高分子材料中的设计的思\Q这U新的材料设计方法可用来设计诸如材料界面的纳c黏附，拓展可纤l增强的高分子机体材料的范围。同Ӟ利用通过识别q程动态可逆的Ҏ(gu)，通过合理设计Q基于新型多重氢键单元超分子作用的聚合物设计在诸如刺Ȁ-响应、吸声、减震等功能材料领域有很好的应用前景。相关研I成果发表在国际刊物《当代有机化学》（Current Organic ChemistryQ上。（论文链接Q?/span>
四重氢键单元在材料表界面的识别行为和规律不清楚，~少量化分析Q是分子聚合物研究中的核心(j)基础U学问题。通过化学键接Q用四重氢键的构{单元改性材料表面后Q在本体材料中，四重氢键构筑单元的表界面行ؓ(f)q不清楚Q比如：(x)从分子角度上Q?打开一对四重氢键需要的能量是多？对于分子四重氢键的构筑单元Q?在溶液中以分子状态存在时Q具有很大的自由度，所以配对Ş成四重氢键的效率很高Q但当四重氢键构{单元被整合嵌入到材料表面或者材料内部后Q四重氢键构{单元的自由度大大降低，在材料中配对形成四重氢键的效率怎样Q如果利用超分子四重氢键作ؓ(f)增强表界面黏附性能的纳c黏附剂Q相比表界面中存在的其他非专一作用力，四重氢键I竟在ȝ各种力所产生的黏附功中，贡献?jin)多？占多大比率?/span>
为回{上q关键科学问题，张亚刚团队采用分子识别的原理Q合成了(jin)ZUPy, DeUG ?DAN 四重氢键单元Q徏立了(jin)Ҏ(gu)料表面进行官能化Ҏ(gu)的Ҏ(gu)。通过比较三组体系Q自互补 vs 异互补识别，常规表面自组装单?vs 混合表面自组装单? 三烷氧基 vs 单烷氧基烷体系Q以含互补四重氢键的Ҏ(gu)高聚物作ؓ(f)媒介层，通过剪切拉力学实验Qƈ溶液相的关键识别参C剪切拉试的力学数据相l合Q提Z(jin)一套新的理方法，通过该方法，获得?jin)四重氢键识别单元在材料内部的关键量化参? 得单个四重氢键的瞬间同步拉断力对UPy-UPy 和DAN-DeUG分别?60 pN ?193 pNQ四重氢键识别单元在材料表面形成互补配对l构的效率可?0%Q四重氢键在材料界面总黏附功中A(ch)献百分比可达72%。该Ҏ(gu)对基于四重氢键的分子材料设计提供了(jin)重要理论基础。相关研I成果于q日发表在国际刊物《英国皇家化学会(x)q展》（RSC AdvancesQ上。（论文链接Q?/span>
上述相关研究工作应邀(g)?016 EMN Meeting 聚合物纳cx料和U米技术国际会(x)议（香港Q，2017 W四届全国复合材料科技大会(x)青岛学术?x)议上做了(jin)邀(g)h告和分会(x)报告。该研究工作得到国家自然U学基金、国家“千划”等的支持?/span>
通过剪切拉力学实验Q研I四重氢键构{单元在材料表面的力学行为示意图
