興大報(bào)告之高田十志和(Prof. Toshikazu Takata)教授
發(fā)布時(shí)間:2018-04-17 來(lái)源:北大化學(xué)
興大報(bào)告 Xing Da Lecture
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應(yīng)北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院沈志豪教授和張文彬研究員的邀請(qǐng),國(guó)際著名超分子及高分子化學(xué)家高田十志和教授(東京工業(yè)大學(xué))于2018年4月5日-9日在北京訪問(wèn)。4月6日高田教授在北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院做了題目為“Smart Stimuli-Responsive Materials Driven by Rotaxane Molecular Switch”的興大報(bào)告(第542期)。
4月6日上午,高田教授與化學(xué)學(xué)院的多個(gè)課題組分別進(jìn)行了深入的單獨(dú)交流。下午2點(diǎn),興大報(bào)告在化學(xué)學(xué)院A204報(bào)告廳舉行。化學(xué)學(xué)院100余名研究生和教師參加了此次興大報(bào)告講座。興大報(bào)告主持人吳凱教授主持報(bào)告并簡(jiǎn)要介紹了高田教授的簡(jiǎn)歷。高田教授在超分子化學(xué),有機(jī)和高分子化學(xué)方面具有豐富的經(jīng)驗(yàn)和很高的造詣,并獲得了包括日本化學(xué)會(huì)獎(jiǎng)等諸多獎(jiǎng)項(xiàng)。
在此次興大報(bào)告中,高田教授從三個(gè)方面闡述了他的研究成果,分別為硫化硅烷交聯(lián)劑在功能橡膠中的應(yīng)用、具有輪烷拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的高分子及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變以及這種拓?fù)滢D(zhuǎn)變給對(duì)材料性質(zhì)的影響等方面。本次報(bào)告中著重于輪烷高分子的合成,表征,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變及其表征,全面闡釋了利用不同的輪烷高分子體系構(gòu)建高分子拓?fù)洳牧系南到y(tǒng)工作。
首先在輪烷體系中,高田教授分別以環(huán)糊精和冠醚的輪烷超分子為基礎(chǔ),通過(guò)在輪烷的軸上引發(fā)聚合反應(yīng)得到高分子輪烷的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并可以通過(guò)簡(jiǎn)單的化學(xué)刺激,如改變pH等,實(shí)現(xiàn)輪烷結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性轉(zhuǎn)變,從而使得高分子鏈可以在環(huán)狀和線性等不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)間發(fā)生轉(zhuǎn)變。該轉(zhuǎn)變通過(guò)NMR,GPC和DSC等手段得到了證明(J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 6791)。
隨后,高田教授利用這些輪烷高分子得到了水凝膠和薄膜材料,在不同的體系中分別觀察到輪烷作為可滑移交聯(lián)點(diǎn)具有提升凝膠材料性質(zhì)的作用,可極大提高水凝膠的韌性。例如,在以環(huán)糊精構(gòu)建的高分子輪烷體系中,通過(guò)引入PNIPAM等熱敏感性高分子進(jìn)行交聯(lián)可以同時(shí)得到對(duì)溫度和pH敏感性的微凝膠材料(Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 56, 15393)。而在以冠醚基元構(gòu)建的高分子輪烷體系中,水凝膠薄膜材料的斷裂伸長(zhǎng)率和斷裂能相比于相同交聯(lián)點(diǎn)密度和分子量的化學(xué)交聯(lián)點(diǎn)的水凝膠體系都得到了極大的提高 (Polym. Chem. 2017, 8, 1878)。這進(jìn)一步證明了高分子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)材料性質(zhì)產(chǎn)生的重要影響。
之后,高田教授又對(duì)輪烷這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)材料性質(zhì)產(chǎn)生影響的原理進(jìn)行了探討。他們認(rèn)為交聯(lián)點(diǎn)可自由移動(dòng)的程度對(duì)于改變松弛應(yīng)力和提高材料韌性至關(guān)重要,并基于此設(shè)計(jì)了三種體系,以超分子短鏈輪烷、聚合物長(zhǎng)鏈輪烷和化學(xué)交聯(lián)的方式得到了具有較弱滑移能力,較強(qiáng)滑移能力和不具有滑移能力交聯(lián)點(diǎn)的材料,通過(guò)拉伸實(shí)驗(yàn)證明了交聯(lián)點(diǎn)的滑移能力確實(shí)是產(chǎn)生較強(qiáng)韌性的原因(ACS Macro Lett. 2015, 4, 598)。
高田教授在演講過(guò)程中多次強(qiáng)調(diào)了從分子層次考慮材料性質(zhì)的重要性以及基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究的緊密結(jié)合,鼓勵(lì)研究者更加重視基礎(chǔ)研究中的基本科學(xué)問(wèn)題,強(qiáng)調(diào)研究特色和系統(tǒng)性。高田教授不僅發(fā)表了430多篇文章,還擁有170多篇專利,在他的課題組里,基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究互相促進(jìn),密不可分。報(bào)告結(jié)束后,高田教授和與會(huì)者進(jìn)行了熱烈的討論。此次報(bào)告受到老師和同學(xué)們的高度好評(píng)。吳凱教授向高田教授贈(zèng)送了“興大報(bào)告”獎(jiǎng)?wù)拢⒑嫌傲裟睢?/span>
文:吳文豪
圖:賈麗娟
編輯:牛
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