中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：材料設(shè)計(jì)的一個(gè)重要驅(qū)動(dòng)就是在提高其性能的同時(shí)，使得無(wú)生命的有機(jī)或無(wú)機(jī)材料等實(shí)現(xiàn)與生物體近似的某些功能。盡管具有優(yōu)異性能的功能材料如以碳納米管（CNTs）及石墨烯為代表的碳基材料等已經(jīng)顯示了廣泛的用途，但若要充分發(fā)揮其應(yīng)用潛能，有必要引入其它“智能化”組分形成雜化材料體系。作為刺激響應(yīng)性高分子的一種，高分子刷可在碳基材料表面原位形成雜化材料體系，因而有引入高分子的刺激響應(yīng)性到功能材料的優(yōu)勢(shì)。碳基材料表面的高分子功能化有效改善了其分散性、相容性，也賦予了碳基材料以智能性，但均相接枝的高分子層卻降低了碳基材料本身優(yōu)異性能，使得二者性能的協(xié)同效應(yīng)減弱。
針對(duì)此問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所智能高分子材料團(tuán)隊(duì)在高分子刷單向接枝碳基薄膜材料方面開展了系列科研工作，試圖獲得二維的Janus薄膜，有望實(shí)現(xiàn)“Janus”各組分在功能上的真正協(xié)同。研究人員通過(guò)利用碳基材料表面光活性的基團(tuán)，通過(guò)自引發(fā)光接枝光聚合(SIPGP)的方法在無(wú)需引發(fā)劑、催化劑等的條件下，單向接枝高分子刷到碳基薄膜材料表面，構(gòu)建了系列二維Janus薄膜材料，如通過(guò)微接觸印刷技術(shù)轉(zhuǎn)移光活性的芘甲胺分子到大面積石墨烯表面，通過(guò)SIPGP放大，獲得高分子刷接枝的石墨烯薄膜（Chem. Commun., 2013, 49, 11167），利用氧化石墨烯自身的光活性和可轉(zhuǎn)移性，實(shí)現(xiàn)高分子刷接枝氧化石墨烯薄膜（Chem. Commun., 2014, 50,7103），通過(guò)SIPGP技術(shù)，接枝高分子刷到抽濾成膜的CNTs薄膜的單面及雙面（J. Mater. Chem. A, 2014, 2, 15268，ACS Appl. Mater. Interfaces, 2014, 6, 16204），以及高分子刷接枝到界面自組裝的氧化石墨烯/殼聚糖復(fù)合薄膜上（RSC Adv., 2014, 4, 22759）。這些高分子刷單向接枝的碳基薄膜材料為二維Janus薄膜材料在相應(yīng)的組成、形貌及化學(xué)成分嚴(yán)格區(qū)分和微結(jié)構(gòu)精細(xì)調(diào)控等方面提供新的思路。
碳納米管具有優(yōu)異的電學(xué)性能，但其分散困難，更難以進(jìn)行微圖案化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。研究人員采用氧化石墨烯分散碳納米管獲得均一的溶液，將此溶液作為“墨水”通過(guò)微接觸印刷的方法制備了圖案化的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并在紫外光引發(fā)下單面接枝高分子刷獲得具有Janus結(jié)構(gòu)的碳基薄膜材料。所制備的Janus超薄膜材料上下表面分別具有高分子的物理化學(xué)性質(zhì)和碳納米管優(yōu)異的導(dǎo)電性，這為碳基雜化材料的進(jìn)一步智能協(xié)同應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)（Adv. Funct. Mater., 2015, DOI: 10.1002/adfm.201404624）。
上述結(jié)果為碳基雜化材料的協(xié)同應(yīng)用及智能響應(yīng)提供了新的思路。研究工作得到了國(guó)家青年千人計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金（51303195, 21304105）、浙江省杰出青年基金（LR14B040001）及寧波市自然科學(xué)基金（2014A610127）的資助。
高分子刷單向功能碳納米管/氧化石墨烯雜化薄膜材料及其電學(xué)性能表征
