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從Nat. Mater./Nat. Chem.等14篇成果，看高分子材料未來發展趨勢！

納米人納米人 2020-04-08

今天，和大家一起分享關于高分子材料的14篇研究成果（含9篇Nature子刊，2篇Science子刊），希望對相關領域研究人員有所啟發。

1. Nature Materials：親水性微孔膜用于選擇性離子分離和液流電池能量存儲

具有快速和選擇性離子傳輸的膜廣泛用于水凈化以及能量轉換和存儲設備，包括燃料電池，氧化還原液流電池和電化學反應器。然而，設計具有明確孔結構、具有成本效益、易于加工的離子導電膜仍然具有挑戰。近日，帝國理工學院Qilei Song，愛丁堡大學Neil B. McKeown等多團隊合作，報道了一種合成具有窄分子大小通道和親水功能膜的新方法，實驗表明，合成的膜能夠快速傳遞鹽離子，并且對小有機分子具有高的尺寸排阻選擇性。

作者基于含有Tr?ger’s堿或amidoxime基團的固有微孔性聚合物合成了該膜材料，其具有精細控制的亞納米孔結構，此外，親水性官能團的引入和厚度控制在實現快速離子遷移和高分子選擇性方面都起著重要作用。合成的膜材料能夠使水相有機液流電池具有高能效和高容量保持能力，表明它們可用于各種與能源相關的設備和水凈化工藝。

Rui Tan, Anqi Wang, NeilB. McKeown,* Qilei Song*, et al. Hydrophilic microporous membranes forselective ion separation and flow-battery energy storage. Nat. Mater., 2019

DOI:10.1038/s41563-019-0536-8

https://www.nature.com/articles/s41563-019-0536-8

2. 唐本忠等Nature Commun.：光響應高分子聚合物的簡便合成！

通過簡便有效的策略合成功能性聚合物，無論在學術界還是工業界，都具有重要意義。有鑒于此，唐本忠院士、Jacky W. Y. Lam等人發展了一種由C–H激活的多螺環化簡單策略，實現了原位生成具有復雜結構的光敏螺旋聚合物。以二甲亞砜為溶劑，在120°C條件下，利用鈀（II）催化游離萘和內二炔逐步進行多螺環化反應，而不受單體表觀化學計量平衡的限制。

基于該方法，研究人員可以高達99%的高收率合成一系列具有多取代螺段和絕對分子量高達39,000的功能聚合物。考慮到這種螺線型聚合物可發生光致熒光變化，研究團隊將其集成為具有開/關模式的熒光光學圖案。利用它們的光響應折射率，最終成功地將聚合物薄膜應用于集成的硅光子技術中，并通過紫外線照射實現了微環諧振器的諧振波長的永久性改變。

Ting Han et al.Photoresponsive spiro-polymers generated in situ by C–H-activated polyspiroannulation. Nature Communications2019, 10,5483.

https://www.nature.com/articles/s41467-019-13308-w

3. Nature Commun.: 鎳基催化劑用于催化合成高分子量聚烯烴

聚烯烴在農業、交通運輸、醫療等領域具有巨大的應用需求，過渡金屬催化的烯烴聚合一直是全球研究的熱點。在半個多世紀的時間里，金屬鎳最初以“毒化劑”進入該領域出現的。Ziegler等人報道了著名的“鎳效應”：在少量鎳鹽的存在下，使用烷基鋁將乙烯轉化為1-丁烯，這一發現標志著齊格勒催化劑研發的起點。從那以后，經過數十年的研究，鎳催化劑的情況發生了巨大變化：當前，已經報道了許多具有生成高分子量聚烯烴的能力的Ni（II）基催化劑。金屬鎳因為比較強的親電性因而容易被極性官能團所毒化，導致目前已知的能夠高效共聚烯烴與極性單體的鎳催化劑體系非常有限。最近，大量的研究工作集中在基于膦衍生的配體（V-VII）的鎳催化劑的設計和開發上，因為它們具有通過共聚生成極性官能化聚烯烴的潛力。

有鑒于此，中國科學技術大學陳昶樂教授等人合作設計制備了一種結構非常簡單的酮亞胺配體及相應的鎳催化劑，可以用于超高分子量聚乙烯以及功能化聚烯烴材料的高效制備。

本文要點：

1）他們合成了一種簡單但用途廣泛的α-亞氨基酮鎳催化劑，這種類型的催化劑不僅易于合成和改性，并且在乙烯聚合過程中具有熱穩定性和高活性，而無需添加任何助催化劑。催化乙烯聚合時具有非常高的活性，接近10⁸g·mol^-1·h^-1，

2）盡管具有空間開放性質，但這些催化劑仍可以產生支化的超高分子量聚乙烯，并使乙烯與一系列極性共聚單體共聚。為了進一步證明該催化劑的多功能性，設計了一種雙核配體，以利用金屬-金屬的協同作用，并引入了錨固部分，以促進均相鎳催化劑的異質化。

3）負載型鎳催化劑Ni-OH@SiO₂催化乙烯聚合可以制備超高分子量聚乙烯。而且， Ni-OH@SiO₂催化劑具有優異的熱穩定性，可以在100℃下保持高活性超過兩個小時。

總之，該催化劑具有許多優越的性能，例如易于合成，高熱穩定性，高分子量聚合物的生成以及異質化和改性的簡便性，在未來的研究中極具潛力。

Liang, T., Goudari, S.B.& Chen, C. A simple and versatile nickel platform for the generation ofbranched high molecular weight polyolefins. Nat Commun 11,372 (2020).

DOI:10.1038/s41467-019-14211-0

https://doi.org/10.1038/s41467-019-14211-0

4. Nature Reviews Chemistry：植物生物質&合成塑料的酶促降解

植物生物質是地球上豐富的可再生資源。微生物通過復雜的酶促反應從植物體中捕捉能量，所使用的酶能高效地降解天然高分子。有趣的是，微生物已經進化出酶促分解人造塑料高分子的能力。最近，湖北大學Rey-Ting Guo和Lixin Ma等人綜述了非淀粉植物生物質和六大類合成塑料的微生物酶促降解機理。

本文要點：

1）分以下內容概括了酶促降解植物生物質和合成塑料的研究進展：非多糖植物生物質（角質、天然橡膠、硫化橡膠、木質素）；非淀粉多糖類植物生物質（糖苷酶轉化和保留、果膠分解、裂解多糖單加氧酶）；合成高分子的酶促降解（C-C鍵斷裂、水解反應鍵斷裂）。

2）綜述重點突出了有利于底物識別的酶結構特點，另外也總結了高分子生物降解的催化機理。

作者認為，若要發揮酶在合成塑料降解中的潛力，對其進一步理解是至關重要的。

Chun-Chi Chen, et al.Enzymatic degradation of plant biomass and synthetic polymers. Nature ReviewsChemistry, 2020.

DOI:10.1038/s41570-020-0163-6

https://www.nature.com/articles/s41570-020-0163-6

5. Nat. Rev.Chem.：通過立體化學增強聚合物性能

立體化學對分子功能的重要性已得到普遍的理解。然而，迄今為止，通過對立體化學的控制增強聚合物性能尚未完全實現。近日，伯明翰大學Andrew P. Dove團隊綜述了近年來高分子立體化學在影響和控制聚合物物理和力學性能以及控制其功能方面的研究進展。作者簡要概述了這些聚合物材料的合成方法，重點介紹了立體化學對力學性能、生物降解和電導率的影響。此外，還討論了立體取向明確的聚合物在不對稱拆分及用作載體在不對稱催化中的應用進展。最后，總結了具有豐富的立體化學結構、來源可持續的單體可能給這一領域帶來的機會。

Joshua C. Worch, AndrewP. Dove*, et al. Stereochemical enhancement of polymer properties. Nat. Rev. Chem., 2019

DOI:10.1038/s41570-019-0117-z

https://www.nature.com/articles/s41570-019-0117-z#Abs1

6. Nature Commun.：高溫增強碳納米管干膠粘附性！

粘結劑是日常生活中必不可少的化學品，主要包括低溫和室溫下（汽車制造、極地等領域）使用的高分子粘結劑和高溫下（太陽能面板、航空航天等領域）使用的陶瓷或者金屬粘結劑。這些傳統粘結劑的粘附力一般會隨著溫度升高而降低，這是因為熱量會引起界面成鍵斷裂，黏彈性降低或者結構分解。尤其是劇烈溫度變化，往往會導致粘結劑失效。因此，開發新型高溫粘結劑以及能經受溫度變化的粘結劑是非常有必要的！

有鑒于此，Xu等人報道了一種違反常理的碳納米管干粘結劑，高溫可增強粘附性，并能經受大范圍溫度轉變。

本文要點：

1) 研究人員利用等離子體對垂直排列的雙壁碳納米管束進行處理，使頂部產生節點束。頂部節點很容易滲入粗糙表面，特別是溫度較高的情況下。研究人員稱之為“納米-互鎖”（nano-interlock）機理。

2）研究人員發現，在-196-1000℃溫度區間內，溫度升高最佳條件下會使粘附強度增強6倍，達到143 N cm^-2（4 X 4 mm），并在多次大范圍溫度轉變過程中保持其粘附性。將這種特殊的CNT應用于導電雙面膠時，不同于常規的粘附行為賦予其溫度增強的熱學和電學性能。

總之，這項研究工作為開發具有新性能的CNT干粘結劑起到了很好的借鑒的作用！

Ming Xu, Liming Dai et al.Carbon nanotube dry adhesives with temperature-enhanced adhesion over a largetemperature range. Nature Communications 2016, 7, 13450.

DOI：10.1038/ncomms13450

https://www.nature.com/articles/ncomms13450

7. Nature Materials：心肌片電子器件實現在線監測與藥物遞送！

心肌細胞的不可完全再生性引發的心肌梗塞等心臟損傷和疾病，使得心肌片領域迅速發展。一般來說，心肌片都是將心肌細胞和3D的生物材料結合，用于心臟修復和藥物測試。心肌細胞的天然屬性：受到電學刺激就會發生收縮，使得其在電學傳感領域頗受重視。

在心肌片植入之后，要想保證細胞仍然存活，必須在腳手架內部進行適當的藥物控制釋放，使血管向內生長，從而避免嚴重的炎癥。然而，之前的研究都無法實現體內在線監測。

有鑒于此，Dvir等人報道了一種可再生的心肌片，由心肌細胞和獨立的柔性電極、3D 納米復合腳手架集成。這種心肌片可以實現細胞電學行為的實時監測，并按需提供電學刺激，保障心肌細胞的同步收縮。同時，研究人員將含有生物因素的電活性的高分子材料沉積在所涉及的電極表面，用于藥物控制釋放，以滿足心肌片微環境中的實時需求。總之，這種復合集成的心肌片將有望最終實現對心肌功能的控制治療！

圖1. 心肌片制造示意圖。

1. Ron Feiner, TalDvir et al. Engineered hybrid cardiac patches with multifunctional electronicsfor online monitoring and regulation of tissue function. Nature Materials,2016, 15, 679–685.

https://www.nature.com/articles/nmat4590

2. Milica Radisic. Tissue engineering: Signals fromwithin. Nature Materials, 2016, 15, 596–597.

8. Nature Nanotech.：通過表面引發原子轉移自由基聚合制備易加工的金屬納米液滴

共晶鎵銦(EGaIn)是一種在室溫下呈液態的金屬合金。EGaIn微滴可與彈性體結合，制備出具有高拉伸性、機械魯棒性、高熱穩定性和電導率的柔性多功能復合材料，從而應用于軟體機器人和自愈電子產品。然而，目前的制備方法依賴于機械攪拌，這可能導致形成形狀不規則的微米級液滴，并使其性質呈各向異性分布。因此，如何提高亞微米級EGaIn液滴的穩定性，以及提高其在聚合物基體和溶劑中的相容性已經引起人們的極大關注。

有鑒于此，卡耐基梅隆大學Krzysztof Matyjaszewski、Carmel Majidi和Michael R. Bockstaller等人開發了利用高分子配體包封制備穩定EGaIn納米液滴的方法。

本文要點：

1）實驗采用表面引發的原子轉移自由基聚合（SI-ATRP）引發劑，利用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲基丙烯酸正丁酯(PBMA)、聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(PDMAEMA)和聚丙烯酸丁酯-b-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物(PBA-b-PMMA)對EGaIn納米液滴表面的氧化層進行共價功能化。這些納米液滴在有機溶劑、水或聚合物基質中的穩定含量可達50%，可直接通過溶液澆鑄法制成柔性雜化材料。

2）通過酸處理可從分散液中回收液態金屬。所制備的納米液滴具有良好的力學性能、熱性能和光學性能，并具有顯著降低的結晶和熔融溫度(從15℃降到- 80℃)。

圖1. 表面引發原子轉移自由基聚合（SI-ATRP）制備金屬納米液滴。

Jiajun Yan, Mohammad H.Malakooti, Zhao Lu, Zongyu Wang, Navid Kazem, Chengfeng Pan, Michael R.Bockstaller, Carmel Majidi & Krzysztof Matyjaszewski. Solution processableliquid metal nanodroplets by surface-initiated atom transfer radicalpolymerization. Nature Nanotechnology, 2019.

DOI:10.1038/s41565-019-0454-6

https://www.nature.com/articles/s41565-019-0454-6#article-info

9. Sci. Adv.: 環糊精聚合物網絡負載亞納米級金屬顆粒用作高效低溫催化劑

在多相催化領域中，具有合適配位結構和網絡限域結構的載體材料對控制超細金屬納米粒子的合成具有重要意義。近日，阿卜杜拉國王科技大學的Klaus-ViktorPeinemann課題組在點擊化學的基礎上設計合成了β-環糊精聚合物網絡(CPN)，具有交聯度高，在水和有機溶劑中的穩定性好的優勢，1,2,3-三氮唑鍵作為環糊精的連接單元和有效的錨定基團可以促進金屬離子與NPs的結合，考慮到CPN的約束網絡結構及其強大的配位基團，以其為載體，在溫和的條件下通過濕化學法設計制備了一系列超細貴金屬鈀(Pd)，銀(Ag)，鉑(Pt)，金(Au)，銠(Rh)納米顆粒，金屬配位位點和網絡結構的存在是超細金屬納米粒子成功合成和穩定的關鍵。

所制備的CPN負載鈀納米粒子是一種非均相催化劑，在溫和條件下對硝基化合物的加氫和Suzuki-Miyaura偶聯反應具有優異的催化性能，CPN載體與金屬納米顆粒協同工作，具有較高的催化活性和選擇性，而且還具有較高的穩定性，并且易于回收利用，對環境和工業應用具有重要意義。該工作有利于激發對新型工程納米復合材料的進一步研究，在催化、生物醫學、光學等許多領域具有巨大的潛在應用。

Tiefan Huang, GuanSheng,Priyanka Manchanda, Abdul H. Emwas, Zhiping Lai, Suzana Pereira NunesandKlaus-Viktor Peinemann. Cyclodextrin polymer networks decoratedwithsubnanometer metal nanoparticles for high-performancelow-temperaturecatalysis. Science Advances, 2019.

DOI:10.1126/sciadv.aax6976

http://doi.org/10.1126/sciadv.aax6976

10. Sci. Adv.：特異性離子效應操控貴金屬氣凝膠

貴金屬體系的溶膠-凝膠過程與碳材料、二維材料、高分子等體系迥然不同。由于對這一過程機理缺乏深入理解，NMAs的合成與組成/結構調控受到很大限制，從而抑制了其發展。如何避免漫長的合成過程（數天到數周）、去除昂貴復雜的濃縮步驟（超濾離心）、揭示溶膠-凝膠過程機理、實現凝膠參數的大范圍調控，是NMAs合成過程面臨的重要問題。

有鑒于此，德累斯頓工業大學Alexander Eychmüller團隊聯合溫州大學Yue Hu團隊通過特異性離子效應，簡易、快速地制備出成分(Au、Ag、Pd和Pt)、尺寸(3.1到142.0 nm)可控，具有特殊形貌的單金屬/合金氣凝膠。

本文要點 ：

1）以氟化胺（NH₄F）作為引發劑，誘導金納米粒子（Au NPs）成膠為例，凝膠時間僅為數小時，前體金屬鹽濃度可低至0.02 mM（比文獻值低1~3個數量級）。通過受力分析，以及時間演化的紫外、動態光散射（DLS）、光學、透射表征，從宏觀層面揭示了凝膠形成原理：鹽析作用下納米粒子形成初級聚集體→初級聚集體生長并沉降→聚集體在容器底部達到臨界濃度而形成凝膠。

2）本文以Hofmeister序列為基礎設計實驗，研究了24種鹽類對誘導Au NPs（檸檬酸鈉作配體）凝膠的影響。通過對凝膠體系的穩定性（Zeta電位）、聚集體尺寸（DLS）、凝膠特征尺寸（TEM）、離子-配體相互作用（DFT計算）等進行分析，提出了微觀層面的溶膠-凝膠過程圖像：納米粒子在鹽析作用下聚集→負電配體被鹽類陽離子脫除→納米粒子在靜電排斥、范德華力吸引的共同作用下呈各向異性融合→凝膠網絡形成。特異性離子效應同時體現在對納米粒子的鹽析作用以及對配體的脫除。

3）實現了對NMAs特征尺寸、組成、元素空間分布等多方面調控。調節鹽（引發劑）的種類（或采用雙鹽體系）、貴金屬種類，實現了凝膠特征尺寸的大范圍調控（3.1-142.0 nm）；化學組成可為Au、Ag、Pd、Pt、及多種二元/三元合金；實現了密度（44.0-212.8 mg cm^-3）、比表面積（2.5-122.7 m² g^-1）、孔容（0.013-9.704cm³ g^-1）、力學性質的調控；實現了均勻、非均勻、核殼（二元/三元）等多種元素空間分布形式。

4）研究發現了NMAs的一些有趣性質與應用方向。（1）貴金屬多具有很強的可塑性（延展性），僅通過手工施壓，即可將NMAs壓縮98%以上，并且使其恢復體相金屬的光澤（壓縮后致密化，引發鏡面反射）。（2）可將不同組成、催化活性的NMAs壓制為一體，定制其自驅動行為（隨機行走、旋轉等）。（3）Au-Pd，Au-Pd-Pt氣凝膠具有優異的電催化乙醇氧化性質。

綜上所述，本文提出了一種基于特異性離子效應的凝膠化策略，可以在室溫下快速、可調地制備貴金屬氣凝膠，并首次完整揭示了貴金屬體系溶膠-凝膠過程的可能物理圖像。

圖1. NMAs的合成過程，模型，以及相關表征。

Ran Du, Yue Hu, RenéHübner, Jan-Ole Joswig, Xuelin Fan, KristianSchneider and AlexanderEychmüller. Specific ion effectsdirected noble metal aerogels: Versatile manipulation for electrocatalysis andbeyond. Science Advances, 2019.

DOI:10.1126/sciadv.aaw4590

https://advances.sciencemag.org/content/5/5/eaaw4590

11. Macromolecules：氫鍵讓生物基高分子材料變的更強

生物基高分子材料不依賴于化石原料，具有良好的可再生性而受到研究者和企業的廣泛關注。但是高高在上的成本以及和成本不匹配的性能給生物基高分子材料打上了“低性價比”的標簽，難以和市面上其它高分子材料抗衡。如何讓生物基高分子材料走進千家萬戶成了業界關心的頭等大事。以便宜的植物油為原料合成生物基高分子材料，再輔以性能化手段成為解決生物基高分子材料“低性價比”的良方。

“良方”雖好，如何讓性能化手段“助力”生物基高分子材料性能提升不是那么容易。這是因為來源于生物基的高分子材料往往有很多“臃腫”的或者很長的側基，這就使得高分子鏈很難“糾纏”在一起。如何讓這些生物基高分子“糾纏”在一起、“攜手”提高材料力學性能成為需要解決的科學問題，研究者們也提出了一些方法：①采用超高分子量聚合物；②采用嵌段共聚物以緩解應力；③引入物理或者動態化學交聯點，如超分子相互作用等。

基于上述考慮，唐傳兵等人提出了一種簡便但是很強大的超分子鏈纏結策略，利用氫鍵產生物理交聯和纏結，從而顯著提高了生物基高分子材料的力學性能。

本文要點：

1）他們在制備生物基高分子材料時利用含有羧基的化合物，如甲基丙烯酸、丙烯酸等，作為共聚單體同時也是質子供體，乙烯基吡啶為質子受體構筑氫鍵。

2）結果發現當聚合物中酸和吡啶單體濃度在2~5wt%，可以在很大范圍內調控材料力學性能：斷裂應力為1.1~15.0 MPa，斷裂伸長率為112~433%，韌性4.6~15.5 MJ/m³。

Meghan E. Lamm, Chuanbing Tang, et al. TuningMechanical Properties of Biobased Polymers by Supramolecular ChainEntanglement, macromolecules, 2019.

DOI：10.1021/acs.macromol.9b01828.

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.macromol.9b01828

12. Macromolecules：單活性中心自由基聚合首次實現乙烯和極性單體嵌段共聚物可控合成

聚乙烯可以說是世界上應用最廣泛的高分子材料之一。自由基聚合（FRP）以及配位/插入聚合方法（CIP）都可以用來合成聚乙烯。利用Ziegler-Natta或者Phillip催化劑通過CIP制備的聚乙烯可以實現可控合成，但是當用這種方法進行乙烯與極性單體，如醋酸乙烯酯（VAc）的共聚時，極性單體的含量往往低于5%。相反，FRP方法可以在很寬的范圍內合成出乙烯與極性單體的共聚物，但是聚合條件苛刻，只能得到低密度聚乙烯。在溫和條件下以自由基機理可控制備聚乙烯的方法（RDRP）仍然存在眾多挑戰。

為了可控的合成乙烯與極性單體的共聚物，多數研究者往往聯合采用兩種聚合方法：首先利用開環易位聚合或者陰離子聚合制備聚乙烯鏈段，通過在聚乙烯鏈末端進行功能化引入自由基引發劑，然后進行極性單體的聚合，這是因為乙烯與極性單體自由基聚合活性差異巨大造成的。這種聯合制備方法顯然過于繁瑣，不利于聚乙烯的規模化生產。

如何通過一種自由基方法制備出結構可控的聚乙烯及其共聚物成為研究者爭相努力的方向。人們發現，以三價鈷為活性中心的有機金屬調控自由基聚合（OMRP）很適合可控制備聚乙烯及其共聚物，比利時列日大學的Detrembleur課題組利用這種方法首次在40℃和50 bar的溫和條件下合成了乙烯與VAc的共聚物。

Detrembleur課題組再接再厲，以兩種不同的三價有機鈷絡合物為引發劑，BrCH₂-CoIII(acac)₂和oligo-VAc-CoIII(acac)₂合成了PE-b-PVAc和PVAc-b-PE嵌段共聚物，首次以單一引發劑合成出乙烯和醋酸乙烯酯的嵌段共聚物。

結果表明，所制備的嵌段共聚物分子量分布窄（多分散指數小于1.5），結晶度大于50%，顯著高于商業低密度聚乙烯的結晶度，表現出良好的可控特征。這種方法為制備前所未有的乙烯基聚合物指明了道路。

Jérémy Demarteau,Christophe Detrembleur, et al. Functional Polyethylene (PE) and PE-BasedBlock Copolymers by Organometallic-Mediated Radical Polymerization,macromolecules, 2019.

DOI：10.1021/acs.macromol.9b01741..

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.macromol.9b01741

13. Macromolecules：導電聚合物-鏈段排好隊，才能導好電

導電聚合物在電子和光學設備中有廣泛應用，其制備方法和合成條件顯著影響聚合物鏈段的取向、晶型，從而對導電聚合物電學性能產生重要影響。很多導電聚合物鏈段不是很“柔軟”，鏈段Kuhn長度在一個納米到幾十個納米范圍內，這種不是很“柔軟”的聚合物在一定條件下，比如溫度、濃度和溶劑質量情況下，就會表現出一定的液晶相結構，在這種結構中鏈段被拉伸，形成了比較規整的“隊形”。在導電聚合物中，大家都排成向列型液晶“隊形”時，聚合物導電性能就會大幅度提高。

在導電聚合物中電荷的傳輸涉及到鏈段內和鏈段間的傳輸過程，聚合物鏈段電子結構、鏈段間的電子耦合強度都會影響這個過程，大家紛紛利用密度泛函理論、蒙特卡洛方法、Gauss disorder模型對這個過程進行模擬和預測。導電聚合物中的電荷傳輸涉及到多尺度過程，上述這些方法在應用過程中都遇到很大的挑戰：有的模型只能用于無定型聚合物，有的只能用在小分子上，當大家都排好隊，形成規整的向列型液晶隊形時，這些方法就顯得無能為力了。Marcus理論通過鏈段粗粒平均就可以很好的應用于多尺度導電聚合物的理論計算。

基于上述考慮，斯坦福大學Spakowitz課題組研究了向列型液晶相對導電聚合物電荷遷移率的影響，從分子水平提出液晶相提高材料導電性能的機制，闡明了調控鏈段取向改善材料導電性能的可行性，預測了液晶高分子材料電荷傳輸潛能。

Paul E. Rudnicki, Andrew J. Spakowitz, etal. Impact of Liquid-Crystalline Chain Alignment on Charge Transport inConducting Polymers, macromolecules, 2019.

DOI：10.1021/acs.macromol.9b01729.

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.macromol.9b01729

14. Nature Chemistry：基于二酮胺鍵的塑料循環再生

美國勞倫斯伯克利國家實驗室BrettA. Helms教授帶領的團隊報道了關于可循環回收的熱固性塑料的最新成果。研究團隊通過二酮胺（diketoenamines）的共價連接，開發了一種可在材料的聚合物網絡中重組的熱固性材料。基于二酮胺鍵形成的動態交聯網絡，幾乎是在無溶劑的原材料中自發形成的，原則上可用于制造許多類似材料。除此之外，二酮胺能夠使塑料在節能工藝中再生原始單體實現再循環，用于制造與原始材料幾乎相同的熱固性塑料。

前人研究表明，含有酮胺的聚合物網絡在酸中是穩定存在的，但Brett A. Helms團隊意外發現，他們的二酮胺網絡可以簡單地通過用強酸處理來解聚，整個過程不到12小時就可以完成，并具有優異的單體產率，解聚時間受二酮胺網絡中多余的C=O數量決定。

考慮到廢棄塑料中往往含有大量添加劑，譬如玻璃纖維，著色劑或阻燃劑。進一步，研究團隊研究了在添加劑存在的條件下塑料的解聚行為。研究發現，添加劑并沒有污染所回收的單體。這表明解聚方法有望用于回收纖維增強塑料，這種復合材料的回收方法也是該領域的最大挑戰之一。