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  近年來，基于可逆加成斷裂鏈轉移（RAFT）聚合的聚合誘導自組裝（PISA）能夠大批量（固含量可高達50%）合成各種不同形貌的聚合物納米材料，受到了高分子研究人員的廣泛關注。在PISA過程中，聚合與自組裝同步進行，在聚合過程中嵌段共聚物的組成與溶劑的成份不斷發(fā)生變化。因此，相較于傳統(tǒng)溶液自組裝，PISA的機理更加復雜，對于PISA的機理研究將有助于研究人員精準合成聚合物納米材料。

  最近，廣東工業(yè)大學高分子材料與工程系譚劍波教授與張力教授團隊基于前期在光調控聚合誘導自組裝（Photo-PISA）的研究基礎上（ACS Macro Letters 2015, 4, 1249; ACS Macro Letters 2019, 8, 205; ACS Macro Letters 2019, 8, 955；Macromolecules 2018, 51, 7396; Macromolecules 2020, 53, 9725; Macromolecules 2020, 53, 1212等），首次深入探討了引發(fā)方式（光引發(fā)與熱引發(fā)）對于PISA的影響。研究發(fā)現，熱引發(fā)PISA能得到囊泡形貌，而光引發(fā)PISA只能得到球形膠束，如圖1所示。GPC結果發(fā)現熱引發(fā)PISA與光引發(fā)PISA合成的聚合物分子量幾乎一致，表明引發(fā)方式對于嵌段共聚物的組成沒有影響。動力學結果發(fā)現光引發(fā)聚合的聚合速度遠遠比熱引發(fā)聚合快。通過使用更弱的光，把光引發(fā)PISA的聚合速率降低，TEM結果發(fā)現光引發(fā)PISA在較慢的聚合速度下也可得到囊泡等高階形貌。這些結果表明熱引發(fā)PISA與光引發(fā)PISA的聚合動力學差異是導致聚合物納米材料形貌不同的主要原因。在光引發(fā)PISA的條件下，嵌段共聚物快速形成并發(fā)生原位自組裝，由于聚合速度過快導致成核嵌段無法有效伸展，限制了進一步的形貌演變。根據以上的研究結果，研究人員進一步發(fā)展了光熱雙控的聚合誘導自組裝體系（圖2），通過簡單的光源開關實現光聚合與熱聚合的快速切換，進而可有效控制PISA的聚合動力學過程，為聚合物納米材料的形貌調控提供了新的策略。

圖1. 光引發(fā)PISA與熱引發(fā)PISA得到不同形貌的聚合物納米材料。

圖2. 通過光源開關實現聚合動力學與聚合物納米材料形貌調控。

  本研究通過對PISA的引發(fā)方式進行深入研究，首次揭示了聚合動力學與聚合物納米材料形貌的關聯(lián)，并發(fā)展了基于聚合動力學控制的聚合物納米材料形貌調控新策略。該研究工作得到了國家自然科學基金等項目的資助。相關研究成果以題目“Switching between Thermal Initiation and Photoinitiation Redirects RAFT-Mediated Polymerization-Induced Self-Assembly”發(fā)表在Macromolecules, 2021, DOI: 10.1021/acs.macromol.1c00038。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.1c00038