磁性聚合物

歷來說到磁性材料總是與無機物聯繫在一起的，所有的磁體都是金屬、合金和金屬氧化物等。然而近幾年有機磁體的工作活躍起來了。早在60年代就已從理論上預言了有機化合物有成為強磁體的可能性，1977~1978年又提出了一維有機鐵磁體的理論預言和構成其基態自旋正比於單體單元數的聚合物多自由基的基本原理。眾所周知，有機分子具有滿層電子結構，基態為單線態是反磁性物質。然而，許多反應中間體是自由基，它們為開殼結構，基態有雙線態、雙自由基、卡賓等，在氮賓（nitrene）中更有三線態為基態，因此自由基具有宏觀順磁性。基態中沒有更高的自旋狀態存在，根本原因在於有機分子是共價鍵合起來的，構成共價鍵的多為L層電子，能量高，使成鍵與反鍵軌道之間的能隙大．分子對稱性差，簡併軌道少，這正好與過渡金屬絡合物的情況相反。

磁性聚合物（magnetic polymers）的研究迄今大體可分為兩類：(1)多自由基聚合物，其不成對電子貢獻於聚合物的磁性；(2)有機化合物為配體的過渡金屬螯合型聚合物，其磁性源於過渡金屬的d或f電子。

普通的COPNA樹脂都是由稠環芳烴與苯二烷基醇反應得到的，當改用芳香醛反應時就得到磁性樹脂。若在磁場存在下進行縮合，磁性更高。如二萘嵌苯與苯甲醛在用苯醌為氧化劑和高壓汞燈照射下反應得到的產物就是一種磁性聚合物，蔥也可獲類似結果。尤其值得重視的是COPNA樹脂的磁性重複性很好，而重複性正是磁性聚合物研究中頗令人傷腦筋的問題，所以COPNA樹脂的磁性研究具有特殊的意義。

鐵磁流體的性能與高磁矩和適當的流變性能有關。聚合物包覆磁性納米粒子的懸浮液可用於低溫冷卻、真空密封、轉軸的潤滑、磁性油墨、印刷系統、郵票、減震系統、揚聲器及其他用途呤。在這些應用中，磁性組分通常是磁鐵礦，Fe或Co。聚合物殼層可由聚陽離子、酚衍生（amphyphile）聚合物及多元醇等構成。分散液體通常是煤油、水、油或液態金屬（Hg，Ga合金）。

鐵磁流體中的磁性納米粒子可以通過加入化學活性劑將其固定或從溶液中分離。這類鐵磁流體計劃用於環境用途、催化和離子回收等。例如，磁性聚合物聚（1-乙烯咪唑)）納米複合材料已經用於水中金屬離子的選擇性分離、回收。

磁性納米粒子填充的聚合物具有磁活性並有磁致伸縮性。因此，用這種纖維製成的織物可用於磁屏蔽（軍用及民用）以及高應變動作裝置。這類材料的例子有：含取向磁性粒子的低密度聚乙烯纖維、填充鐵素體納米粒子的纖維素纖維以及磁性納米粒子包覆的蜘蛛絲。

80年代末磁性聚合物研究進展甚速，當然都還是很初步的，還存在很多問題。從學科發展角度來講．當前尤須重視和解決的是：

(1)重複性差，同一種聚合物的磁性數據相差甚遠，即便同一實驗室也難重複，究其原因恐怕高次結構難以控制重複是關鍵；

(2)結構難以確定，這是與重複性密切相關的，雖曾有試圖通過純化學合成來得到確定結構的聚合物（如三氨基苯的酸性聚合）。但仍不能解決問題，結構難以確定和控制勢必影響基礎研究的進行。這裡也涉及到結構分析方法的完善與提高，如聚丙烯睛熱解產物的晶相物質雖具有很好的磁性，但究竟是什麼結構、空間群等都還沒有報道；

(3)已有的磁性聚合物的剃爾磁化牢和矯頑力都還太小，還稱不上是一種滿意的磁體。

總之，現在可以肯定的是有機聚合物磁體是存在的，磁性聚合物的研究巳不再是紙上談兵了，但是一切都還剛剛起步，當前首要任務是儘可能更快的發現更多的新聚合物磁體。

電活性聚合物是當今世界上很活躍的一類功能高分子，自其開始系統研究以來已有十餘年了。由於具有極強的應用背景，而且在有些局部已經取得了頗有成效的結果，因此近年來這方面的工作更是方興未艾。由前面介紹可看到，電活性聚合物的3大分支的進展很不相同：導電聚合物的研究已從大量數據積累步入了較系統和深入的本徵研究階段，應用上也有些成功；NLO特性聚合物的研究還處於從量到質的轉變階段，二階極化聚合物已研究出電光凋制器件的原型，不過性能（尤其是壽命）尚有較大差距，極化聚合物的基礎研究還涉及不深，聚合物三階效應的研究也待取得更具突破性的進展；磁性聚合物的工作發展甚速，但囚剛剛入門尚需大量的積累。