基于phasmidic 液晶基元调控侧链液 晶高分子的凝聚态结构开题报告

1. 研究目的与意义

分子自组装在功能纳米材料方面有重要应用。由于可大面积加工，嵌段共聚物（BCP）和液晶高分子（LCP）被广泛研究。前者难以形成小于~10nm有序结构；后者难以形成大于~4nm有序结构。因而，通过设计新的LCP构筑周期为4~10nm的有序结构有重要意义。甲壳型液晶高分子液晶相稳定，分子形状易于调控，本论文拟设计合成五个系列含(hemi)phasmidic侧链的液晶高分子，研究分子结构对其形状和相结构的影响，为构筑周期为4~10nm的有序结构提供实验依据。

2. 国内外研究现状分析

传统的侧链液晶高分子液晶性由有序排列的小分子液晶基元提供，主链为偏离无规线团的椭球状。周其凤教授将液晶基元以腰接的方式直接接入聚合物主链，刚性侧基的空阻迫使主链伸展成棒状，进而构成超分子柱状液晶，称其为甲壳型液晶高分子（Mesogen-jacketedliquidcrystalpolymer,MJLCP）。MJCLP有持久的分子形状和稳定的相结构，且易于从分子设计的角度调控其分子形状和相结构。如改变侧基的尺寸、刚性、微相分离程度和主链的刚性可调节侧链液晶高分子在带状和棒状、相结构在层状相和柱状相之间的转变。

3. 研究的基本内容与计划

本论文拟合成五个系列含（hemi）phasmidic侧链的mjlcp。目标单体的合成所涉及的化学反应主要包括酯化反应、醚化反应、wittig反应,sonogashira偶联反应，以及suzuki偶联反应；涉及的物质纯化方法包括柱层析、重结晶、萃取等。此外，本论文拟通过普通自由基聚合、grubbs聚合和sonogashira反应逐步聚合得到目标聚合物。我们拟通过nmr、元素分析、质谱对单体和聚合物的化学结构进行表征；通过凝胶渗透色谱（gpc）对聚合物的分子量进行表征。聚合物凝聚态结构表征是本项目的核心内容。一方面，本研究拟通过变温一维、二维xrd实验确定聚合物主链与侧链的排列、分子形状，以及相结构，以确定化学结构与凝聚态结构之间的关系。另一方面，拟通过afm、tem实验观察聚合物的形状，以直接证实mjlcp的概念。本研究也拟通过示差扫描量热（dsc）和偏光显微（pom）实验考查液晶相结构、液晶相转变。此外，对于含有手性中心的mjlcp，我们拟通过cd光谱表征聚合物在溶液中的光学活性。

具体内容：

1.文献综述

4. 研究创新点

Phasmidic液晶基元尺寸介于4~10nm，对聚合物主链有强烈的甲壳效应；且自组装能力强，形状和相结构易于调控。本论文拟合成五个系列含（hemi）phasmidic侧链的液晶高分子，通过调控尾链的长度、刚性棒状核的长度、侧基的连接方式和主链调控LCP的分子形状及相结构，为构筑周期为4~10nm的有序结构提供实验依据。