我国科学家在电化学聚合与导电高分子领域取得重要成果

日期 2005-03-30　来源：　作者：办公室　【大中小】　【打印】　【关闭】

　　本文提要：在国家自然科学基金连续资助下，南京大学薛奇教授及其合作者长期系统地研究了杂环化合物单体在金属表面进行化学及电化学聚合的基本规律，制备了分子有序排列的导电聚噻吩薄膜，其拉伸强度甚至超过金属铝，并具有导电性稳定的特点，这些成果在国际学术界产生了较大影响。他们成功地将理论研究成果应用于高分子基复合材料的分子设计中。上述成果获得了2004年国家自然科学奖二等奖一项。　　在国家自然科学基金连续资助下，南京大学薛奇教授及其合作者长期系统地研究了杂环化合物单体在金属表面进行化学及电化学聚合的基本规律，取得了一系列重要成果。薛奇与他的合作者获得2004年国家自然科学奖二等奖一项。　　具有导电功能的高分子打破了传统上把高分子只是用作绝缘体的观念，因而倍受重视。具有杂原子的共轭高分子是其中一类具有特异性能的导电高分子，而如何制备结构规整的含杂原子共轭高分子就成了具有挑战性的研究课题。这种聚合物的单体呈片状，薛奇教授等发现在一定条件下，可调控片状单体在金属表面的状态，找到了使其呈平行状态的方法。进而在这种平行状态用电化学聚合方法进行含杂原子共轭高分子的合成，获得了性能特异的导电高分子。主要成果有：　　一、他们采用在三氟化硼/乙醚溶液对噻吩进行电化学聚合方法，成功地在金属电极表面制备了分子有序排列的导电聚噻吩。这种薄膜具备异乎寻常的机械性质及导电稳定性，其拉伸强度甚至超过金属铝。论文于1995发表在美国《科学》周刊上。这项研究在国际学术界有较大影响，国际同行称这项工作采用了"非同寻常"的电化学方法，获得了性能"非同寻常"的导电聚合物薄膜；美国刊物《工业研究与开发》曾撰文报道了这一成果，标题为"中国人实现了强度超过铝的导电聚合物膜的制备"；著名杂志《先进材料》2003年刊登的综述论文，高度评述他们的研究工作，称他们制得了结果最好的导电聚噻吩。该成果还引起了美国材料研究单位的关注。最近，他们又制得了具有优良稳定性的单相导电橡胶，在高形变后仍保持优良的导电性能。　　二、他们发现咪唑分子在垂直排列的状态时被活化，可与金属发生化学反应，形成配位聚合物覆盖在表面。论文于1988年发表在国际重要刊物《美国化学会志》上。在系统的实验基础上，率先提出了"表面配位活化效应"的概念，被学术界广泛接受。近年来，学术界以这一理论为基础，开展了多方面的后续研究，例如用于微电子器件的复合材料、修饰电极、生物纳米团簇和金属防腐等。该发现开拓了多项表面科学的研究，促进了高分子基复合材料科学的发展。　　三、他们建立了表面增强拉曼散射的新的实验方法，使之能有效地观察高分子表面、界面的分子形态。这一方法已被国内外许多实验室所采用。美国工程院院士杰克.凯尼格已把这一成果写入其专著《聚合物光谱学》中。　　四、他们将理论研究成果应用于高分子基复合材料的分子设计中，获得发明专利3项，并取得了重要应用成果：解决了两种型号火箭发动机壳体与绝热层界面复合问题，及解决了炼油厂沥青制片机的复合问题。　　他们在SCI刊物上发表70篇学术论文，被他人引用489篇次。其中在美国《科学》周刊、《美国化学会志》上发表的论文在国际学术界产生了重要的影响。20篇代表作被他人引用301篇次。其中被《美国化学会志》、《化学评论》、《德国应用化学》等国际著名杂志多次引用。薛奇教授1994年发表的SCI论文排名全国第一。他指导的学生曾获全国优秀博士论文，有的已成长为学术新秀和国家杰出青年科学基金获得者。　　这项基础研究成果充分说明：取得重要的科学研究成果需要自然科学基金的连续资助和研究者多年的学术积累；多学科交叉研究对解决基本科学问题、取得重要科学进展是非常重要的；从基础科学问题出发，善于应用自己在基础研究中获得的新原理、新概念和新方法，就能在解决实际应用问题方面有所作为，为国家经济、社会发展作出贡献。