聚合物分子工程

聚合物分子工程（Macromolecular engineering）

可控/“活性”聚合方法的迅速發展（包括陰離子聚合、陽離子聚合、基團轉移聚合、開環易位聚合、自由基聚合、逐步聚合在內的多種聚合方法目前均已實現了可控/“活性”聚合）以及樹枝狀聚合物的誕生，使得有效控制聚合物分子結構成為可能。目前已經可以有效地設計嵌段、接枝、星形、樹枝狀甚至環形等多種拓撲結構的大分子，並且可以有效地在聚合物端基或側基引入官能團。在材料學中有一條重要的中心原理，那就是結構決定性能。當我們能夠設計出大量聚合物分子結構的同時，也就開啟了獲得大量具有新的宏觀性能的高分子材料之門。因此催生了一個新的研究領域——聚合物分子工程。它的研究內容即通過研究聚合物分子結構到宏觀材料性能及功能化的關係，有效設計聚合物合成及加工過程以獲得具有目標性能的材料。

聚合物分子工程包括：合理的大分子結構設計，包括聚合物鏈的尺度、均一性、拓撲結構、微觀結構（序列和立構規整）、組分和官能化；高選擇性適當成本地精確設計，同時兼顧可行性與環境影響；通過可控的過程使大分子自組裝成超分子器件，可控因素包括溫度、壓強、溶劑、機械應力等等；對製備的材料進行詳盡的分子及宏觀尺度分析表徵；對聚合和加工條件進行建模以便設計合適的條件使材料獲得需要的性能和功能，以及整個過程的最優化。近期多種可控聚合方法取得了空前的進步，從而使得很多結構規整的聚合物合成成為可能。精確控制大分子結構的各個方面，包括拓撲結構、官能化和微結構，已經在均相和非均相聚合體系中獲得成功，並且被應用與聚合物雜化材料，共軛聚合物和其它功能化材料。通過結構規整的聚合物自組裝或者通過適當的加工條件預組裝可以獲得具有精確可控結構的材料。最終宏觀材料的性質取決於聚合物分子結構，當積累了一定的經驗以後就可以根據需求合理地進行逆向設計。