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嵌段共聚物,是由两种或两种以上性质不同的聚合物链段通过共价键连接而成的一种特殊聚合物。嵌段共聚物可以通过自组装,形成多种多样的化学结构。通过改变共聚物化学组成、溶剂特性、制样条件等,能够有效调控分子的自组装行为。双嵌段共聚物在溶液中可以自组装成球状胶束、棒状胶束、囊泡等结构,这些结构在许多领域都有实际或潜在应用价值。随着科学发展,人们希望得到更多元的组装结构,比如多隔自组装,但是目前,能够形成多隔自组装的单组份体系只限于三嵌段共聚物,而三嵌段共聚物的精确合成、构筑基元和溶剂的选择,仍然是不小的挑战。多金属氧簇(Polyoxometalates,简写为POMs),是一类阴离子金属簇合物,由前过渡金属原子在最高价氧化态时通过氧配位桥连而成。POMs具有多元化学成分,丰富的拓扑结构,独特的物理属性,因此常作为无机纳米构筑基元,在多种环境中都表现出独特新颖的自组装行为。在应用前景方面,POMs在光电、催化、生物医药等多个方面都表现出巨大潜力。基于以上背景,我们提出将多金属氧簇引入嵌段共聚物自组装体系,构筑含POMs的杂化双嵌段共聚物。由于POMs较大的分子量和明确的纳米尺寸,其本身就可以看做一个独特的嵌段单元,因此我们希望通过一种分子量精确可控的含POMs的杂化双嵌段共聚物,实现多元共聚物体系独有的多隔自组装。 本研究以此为出发点,选择聚多金属氧簇-聚合物杂化双嵌段共聚物,这种杂化物可以通过开环易位聚合精准合成。将杂化大分子样品配制成乙腈溶液,通过加入选择性溶剂去离子水,可以快速组装成胶束,胶束之间的作用力使其发生连接,得到多隔柱状结构。这种二次组装形态符合高分子化学中的Flory统计模型,可以通过定量计算预测不同化学组成的杂化双嵌段共聚物的组装形态。本工作的亮点是:第一,用分子量精确可控的杂化双嵌段共聚物实现了三嵌段共聚物才有的多隔自组装行为;第二,新颖地将Flory统计理论应用于聚合物的二次自组装,实现对于自组装形态的预测;第三,POMs的引入使得这种多隔结构许多领域有着广阔应用前景。