項目類別：國家自然科學(xué)基金委面上項目
項目編號：21074102
參與人員：崔樹勛，以及組內(nèi)學(xué)生
起止日期：2011.1-2013.12
本項目以單分子力譜為主要的研究手段，系統(tǒng)研究了若干溫敏聚合物的單鏈力學(xué)，獲得了一些有意義的結(jié)果：
1）PNIPAM的LCST約為32 oC，然而單分子力譜結(jié)果表明，PNIPAM在約34 oC才開始表現(xiàn)出單鏈力學(xué)上的變化。其原因可能為，先前的研究沒有施加外力，屬自由轉(zhuǎn)變；而在力譜實驗中屬非自由轉(zhuǎn)變。
2）發(fā)現(xiàn)了在水中PNIPAM單鏈力學(xué)性質(zhì)的溫度依賴性。從35 oC升溫到40 oC，PNIPAM單鏈將發(fā)生約4%的收縮，并對外做功?？蓳?jù)此設(shè)計一種基于PNIPAM單鏈的單分子熱機。
3）聚（N, N-二甲基丙烯酰胺）（PDEAM）與PNIPAM有基本一致的LCST。然而，PDEAM的單鏈力學(xué)性質(zhì)卻沒有溫度依賴性。此現(xiàn)象歸結(jié)為PDEAM側(cè)鏈上的N原子上沒有活波氫。
4）發(fā)現(xiàn)PNIPAM的單鏈彈性有甲醇濃度依賴性，在甲醇濃度發(fā)生改變時可收縮做功，據(jù)此可設(shè)計另外一種單分子器件。
5）通過對系列具有C-C主鏈結(jié)構(gòu)的高分子單鏈的力譜研究，發(fā)現(xiàn)在非極性溶劑中，這些高分子均表現(xiàn)出一致的單鏈彈性，盡管其側(cè)鏈體積有顯著的差異。這一基本不受側(cè)鏈影響的彈性稱之為高分子單鏈的本征彈性。
相關(guān)成果：
1) Wang, K.; Pang,
X.; Cui, S.*, Inherent Stretching
Elasticity of a Single Polymer Chain with a Carbon-Carbon Backbone. Langmuir 2013, 29, (13), 4315–4319.
2) Pang, X.; Cui, S.*, Single-Chain Mechanics of
Poly(N,N-diethylacrylamide) and Poly(N-isopropylacrylamide): Comparative Study
Reveals the Effect of Hydrogen Bond Donors. Langmuir 2013, 29, (39), 12176–12182.
3) Cui, S.*; Pang, X.; Zhang, S.; Yu, Y.;
Ma, H.*; Zhang, X., Unexpected Temperature-Dependent Single Chain Mechanics of
Poly(N-isopropyl-acrylamide) in Water. Langmuir 2012, 28, (11), 5151-5157.
4) Zhang, S.; Pang,
X.; Guo, D.; Zheng, B.; Cui, S.*;
Ma, H.*, Single-Chain Polymers Achieved from Radical Polymerization under
Single-Initiator Conditions. Langmuir 2012, 28, (42), 14954–14959.
5) Pang, X.; Wang,
K.; Cui, S.*, Single-chain mechanics
of poly(N-isopropyl-acrylamide) in the water/methanol mixed solvent. Polymer 2013, 54, 3737-3743.