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本论文设计合成了四个系列基于芘和聚乙二醇单甲醚的Z型刚棒-线团分子,通过核磁共振(NMR)和飞行质谱(MALDI-TOF-MS)对所合成的目标分子进行了结构表征,利用差示扫描量热法(DSC)、X-ray散射实验(XRD)对目标分子在固态时的自组装行为进行了研究;通过荧光光谱(FL)、场发射扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)等手段对四种Z型含芘的刚棒-线团分子在水中的自组装行为进行了研究。第二章设计合成了柔性链长度不同的Z型刚棒-线团分子2-1,2-2,2-3,该类分子中,主要研究线性柔性链长度变化对自组装的影响。实验结果表明:在本体自组装中,三种分子都无液晶相,随着柔性链体积分数增加,熔融转变温度逐渐减小。分子2-1形成层状结构,2-2,2-3由于柔性链体积分数过大,导致形成了无序结构。荧光发射光谱证明在水溶液中2-1,2-2,2-3均发生了聚集,2-1形成交联网状纤维结构,其长度约为900 nm,2-2形成不规则粒状结构,其粒径可达到500-1100 nm,2-3形成线性纤维结构,其长度可达到2300 nm。第三章设计合成了柔性链为树枝状的Z型刚棒-线团分子3-1,3-2,3-3,主要研究树枝状柔性链长度变化对自组装的影响。实验结果表明:在本体自组装中,三种分子都无液晶相,随着树枝柔性链长度增加化合物熔融转变温度逐渐降低。分子3-1形成双连续立方体结构,3-2,3-3由于柔性链体积分数增大,形成层状结构。荧光光谱实验证明水溶液中,三种分子都能发生了聚集,SEM实验表明3-1,3-2,3-3均形成粒状结构,粒径分别约为140 nm,240 nm,260 nm。AFM实验表明,增大溶液浓度至0.01 wt%时,3-1形成细长的纤维结构,3-2形成顺时针旋转的葵花薄片,3-3仍形成粒状结构。第四章设计合成了柔性链为双分支的Z型刚棒-线团分子4-1,4-2,主要研究在柔性链体积分数相同情况下,柔性链取代位置不同对分子自组装结构有何影响。实验结果表明:在本体自组装中,两种分子无液晶相,并且两种分子的熔点差异很大,说明柔性链的取代位置对化合物本身性质有着很大的影响。分子4-1,4-2固体状态下组装成为层间距不同的层状结构。荧光光谱实验证明水溶液中两种分子都发生了聚集,AFM、SEM实验证明分子4-1,4-2均形成粒状结构,其粒径大小分别约为92 nm,80 nm,而增加浓度则形成更大尺寸的粒状结构。第五章设计合成了刚棒长度不同的单柔性链的Z型刚棒-线团分子5-1,5-2,主要研究在柔性链体积分数大致相同情况下,刚性嵌段的长度不同对分子自组装结构有何影响。实验结果表明:在本体自组装中,分子5-1有液晶相,形成了层状结构,分子5-2无液晶相,固态自组装成二维六方柱状结构,热力学转变温度随着刚棒长度增加而增加,说明刚性使分子排列紧密,形成更规整的相结构。荧光光谱实验证明水溶液中两种分子都发生了聚集,SEM实验证明5-1形成短纤维结构,5-2形成由短纤维组成扇形树枝结构,其尺寸分别为950 nm,1200 nm。AFM实验得到的结果与SEM实验证实的结构相似。