精确合成含POSS均聚物的二维受限结晶行为研究——突破传统链折叠模型的新发现

【编辑推荐】研究人员通过精确化学合成技术，制备了一系列链长精确的侧链型多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)均聚物，系统研究了链长对结晶结构与热力学行为的影响。研究发现POSS笼状结构共价连接主链后形成二维晶格排列，完全不同于传统聚合物的链折叠机制，为杂化纳米复合材料的多级结构调控提供了新思路。

　　

这项突破性研究揭示了含多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)均聚物独特的结晶行为。通过精确化学合成(Precision chemistry)手段，科研团队成功制备出链长精确可控的侧链型POSS均聚物系列样品。令人振奋的是，当结晶性POSS笼状结构共价连接到聚合物主链时，其结晶过程被限制在二维空间内，这与传统聚合物经典的链折叠(chain-folding)机制截然不同。

偏振光学显微镜观测到结晶过程中双折射现象的缺失，完美印证了这种受限几何构型。差示扫描量热法(DSC)数据显示，熔融温度随链长增加呈现规律性升高，这归因于熔融态构型熵的降低，但每个样品的等温结晶温度保持恒定。晶体结构分析更揭示出：不同链长样品具有完全相同的层间距和晶格堆积方式，证实了POSS笼形成结晶双层结构、夹裹不相容聚酯主链层的"三明治"模型。

该研究不仅为POSS聚合物的二维晶格结晶模型提供了坚实实验依据，更重要的是确立了精确分子设计这一关键策略，为调控杂化纳米复合材料的多级组织和热性能开辟了新途径。这些发现对开发新型功能材料具有重要指导意义，特别是在需要精确控制纳米尺度有序结构的应用领域。