【年度巨献】2014年高分子材料进展总结

一年又即将过去了，祝小伙伴们2015年事事顺利，新年快乐！

笔者参考了大量从2014年3月-2014年12月之间高分子领域的文献，最终总结了一些2014年高分子材料重要进展，使用一句话介绍每一个重要研究进展，并且附有参考文献和相关链接，特此送给每一位爱好研究高分子材料的小伙伴们，欢迎大家收藏和分享，大部分原文献笔者都阅读过，想要交流这些研究的具体内容，可以加笔者QQ2322739585，或者关注高分子订阅号：polymerchemistry。以下内容，越往下翻越精彩。

1、可水解聚脲聚合物，有望应用于可降解吸收生物材料，这个反应值得研究，成本不高。参考文献：Hydrolyzable Polyureas Bearing Hindered Urea Bonds，J. Am. Chem. Soc., 2014, 136 (49), pp 16974–16977。

2、韩国科研人员开发可以辨别方向的电子皮肤，机器人又进了一步。参考文献：Tactile-Direction-Sensitive and Stretchable Electronic Skins Based on Human-Skin-Inspired Interlocked Microstructures，DOI: 10.1021/nn505953t。

3、研究报告指出海洋上漂浮着5万亿塑料片，重达25万吨。大伙是否想了解是如何统计的。参考文献：Plastic Pollution in the World’s Oceans: More than 5 Trillion Plastic Pieces Weighing over 250,000 Tons Afloat at Sea，DOI: 10.1371/journal.pone.0111913。

4、植入体内可以降解吸收的电子设备，用于药物控制释放，可降解电子设备在医疗和国防中具有重要意义。惨考文献：Silk-based resorbable electronic devices for remotely controlled therapy and in vivo infection abatement，doi: 10.1073/pnas.1407743111。

5、另外一篇可以降解的植入性电子设备材料，医疗器械领域将发挥重要作用。中文介绍见这里：https://www.gaofenzi.org/archives/341.html，参考文献Study of Physically Transient Insulating Materials as a Potential Platform for Transient Electronics and Bioelectronics. Handan Acar1, Simge Çınar2, Mahendra Thunga3, Michael R. Kessler4, Nastaran Hashemi1 andReza Montazami1,*DOI: 10.1002/adfm.201304186.

6、美国麻省塔夫斯大学的研究人员开发了用蚕茧的丝蛋白制成的外科固定板和螺丝。他们希望这种材料可以在未来的某一天在固定装置上可以取代金属，后者因为它们的刚性而容易增加感染风险和增加应力。参考文献：The use of silk-based devices for fracture fixation，Nature Communications，doi:10.1038/ncomms4385。中文介绍：https://www.gaofenzi.org/archives/2110.html

7、防弹石墨烯材料,科研人员研究了石墨烯的防弹效果，非常牛逼的样子。参考文献：Dynamic mechanical behavior of multilayer graphene via supersonic projectile penetration，Vol. 346 no. 6213 pp. 1092-1096。

8、既超疏水又超疏油的材料，可谓是憎一切（omniphobic）液体的材料，以后还要洗衣服吗？参考文献：Turning a surface superrepellent even to completely wetting liquids，Vol. 346 no. 6213 pp. 1096-1100 ，DOI: 10.1126/science.1254787，Science 28 November 2014。

9、塑料是热导能力较差的材料，如果能提高导热能力，将在电子工业中获得更多应用，取代部分金属。本文就讲述了这样一种新型高导热的塑料材料。参考文献：High thermal conductivity in amorphous polymer blends by engineered interchain interactions，Nature Materials (2014) doi:10.1038/nmat4141。

10、人工合成血小板纳米颗粒促伤口愈合。参考文献：Platelet-like Nanoparticles: Mimicking Shape, Flexibility, and Surface Biology of Platelets To Target Vascular Injuries.DOI: 10.1021/nn503732m。

11、具有学习和记忆功能的人工肌肉。参考文献：Electro-mechanical actuator with muscle memory，J. Mater. Chem. C, 2014,2, 8029-8034。

12、全球首款3D打印电动车成功上路驾驶，采用碳纤维材料。介绍见这里：https://www.gaofenzi.org/archives/1682.html。

13、适用于油性产品的生物可降解活性包装材料。参考文献：T. Garrido, A. Etxabide, I. Leceta, S. Cabezudo, K. de la Caba, P. Guerrero. (2014). Valorization of soya by-products for sustainable packaging. Journal of Cleaner Production, 64, 228-233。

14、MIT 和 Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL)的研究人员开发了一种如气凝胶（Aerogels）一样的超轻质材料，但是比气凝胶坚硬1000倍。这种材料强度足以用于制造飞机或者汽车，但是却比空气轻（密度小于空气），或许将来对航空和汽车设计带来革新。中文介绍：https://www.gaofenzi.org/archives/1026.html，参考文献：Ultralight, Ultrastiff Mechanical Metamaterials，Science 20 June 2014: Vol. 344 no. 6190 pp. 1373-1377。

15、英国发明世界上最黑的材料“Vantablack ”，据悉，可以吸收99.96%的入射光（辐射到Vantablack材料表面的太阳光），详情见：https://www.gaofenzi.org/archives/1310.html。

16、具有生物相容性的导电高分子刺激神经元细胞再生。参考文献：Zhu, B., Luo, S.-C., Zhao, H., Lin, H.-A., Sekine, J., Nakao, A., Chen, C., Yamashita, Y. & Yu, H.-h. “Large enhancement in neurite outgrowth on a cell membrane-mimicking conducting polymer.” Nature Communications 5, 4523 (2014). DOI: 10.1038/ncomms5523。

17、温度和pH值敏感性并且具有极强伸缩性和机械强度的水凝胶，很多人在探索如何提高水凝胶的力学性能。参考文献：Abu Bin Imran, et al. “Extremely stretchable thermosensitive hydrogels by introducing slide-ring polyrotaxane cross-linkers and ionic groups into the polymer network.” Nature Communications. DOI: 10.1038/ncomms6124。

18、这是最适合中小学生、大学生玩的一个高端实验，使用高分子材料制作廉价的手机显微镜，具有160倍放大功能，可以清晰地看到人的皮肤表面。作者为此获得了澳大利亚的一个大奖。中文介绍见：https://www.gaofenzi.org/archives/519.html，参考文献：Fabricating Low Cost and High Performance Elastomer Lenses using Hanging Droplets,” W. M. Lee et al., Biomedical Optics Express, Vol. 5, Issue 5, pp. 1626-1635 (2014)。

19、导电材料之自由基聚合物，自由基聚合物及其在电子设备中的应用。参考文献：Radical Polymers and Their Application to Organic Electronic Devices, Macromolecules, 2014。

中国学者发明升降温一秒内可以变色的塑料，参考文献：Ultrafast and Reversible Thermochromism of Conjugated Polymer Material Based on Assembling of Peptide Amphiphiles，DOI: 10.1039/C4SC01696C。中文介绍：https://www.gaofenzi.org/archives/1342.html

20、透明塑料太阳能收集器，将太阳光转换成电能，以后窗户玻璃也是太阳能电池了。参考文献：Near-Infrared Harvesting Transparent Luminescent Solar Concentrators, Advanced Optical Materials, Volume 2, Issue 7, pages 606–611, July 2014. 可用于建筑玻璃和手机屏幕。原理是利用荧光材料吸收光源中不可见光谱系的光波，这些荧光材料吸收光波后将光波转化为红外光并被位于材料边缘的光电转换元件转化为电能。

21、废旧轮胎变电池。参考文献：Tailored recovery of carbons from waste tires for enhanced performance as anodes in lithium-ion batteries。

22、世界上最小的纳米机器人，参考文献：Nanopropellers and Their Actuation in Complex Viscoelastic Media，DOI: 10.1021/nn502360t。

23、人工合成蛋白质胶黏剂，可能为组织工程提供解决方案。参考文献：A soluble biocompatible guanidine-containing polyamidoamine as promoter of primary brain cell adhesion and in vitro cell culturing. Noemi Tonna et al 2014 Sci. Technol. Adv. Mater. 15 045007 doi:10.1088/1468-6996/15/4/045007。

24、一种生物降解心血管支架，非常牛逼的样子。参考文献：Ultrathin strut biodegradable polymer sirolimus-eluting stent versus durable polymer everolimus-eluting stent for percutaneous coronary revascularisation (BIOSCIENCE): a randomised, single-blind, non-inferiority trial。

25、热固性材料变热塑性材料的方法，点击化学反应（click chemistry）使热固性材料成功实现热塑性加工，有望为热固性聚氨酯材料带来重要影响。中文介绍见这里：https://www.gaofenzi.org/archives/1655.html，参考文献：Triazolinediones enable ultrafast and reversible click chemistry for the design of dynamic polymer systems. Nature Chemistry 6, 815–821 (2014) doi:10.1038/nchem.2023。

26、树枝状聚合物经过静电自组装和共价键固定后，形成K33复杂几何环形大分子。参考文献：Constructing a Macromolecular K3,3 Graph through Electrostatic Self-Assembly and Covalent Fixation with a Dendritic Polymer Precursor.，J. Am. Chem. Soc., 2014, 136 (28), pp 10148–10155，DOI: 10.1021/ja504891x。

27、澳大利亚国立大学（Australian National University，ANU）研究人员通过一种超材料（metamaterials）扭转光的偏振面实现光纤的扭转。据悉，材料的对光的偏振旋转能力是基于材料分子的不对称性。中文介绍：https://www.gaofenzi.org/archives/1320.html参考文献：Spontaneous chiral symmetry breaking in metamaterials，doi:10.1038/ncomms5441。

28、新型血糖监测水凝胶材料，研究人员开发了一种新的连续葡萄糖含量水平监测材料，血糖水平的波动，使材料颜色变化灵敏。参考文献：Linear and Fast Hydrogel Glucose Sensor Materials Enabled by Volume Resetting Agents，Advanced Materials，Volume 26, Issue 32, pages 5678–5683, August 27, 2014。

29、透明太阳能光电材料，一种透明的太阳能吸收材料，有望取代普通玻璃。参考文献：Light Harvesting: Near-Infrared Harvesting Transparent Luminescent Solar Concentrators (Advanced Optical Materials 7/2014)，Advanced Optical Materials
Volume 2, Issue 7, page 599, July 2014，DOI: 10.1002/adom.201470040。

30、荧光鉴别塑料垃圾新技术，可以大量高效分类塑料。参考文献：High Performance Recycling of Polymers by Means of Their Fluorescence Lifetimes。

31、石墨烯橡皮筋，研究人员发明一种力学性质优异的石墨烯橡皮筋传感器，有望用于医疗。参考文献：Sensitive, High-Strain, High-Rate Bodily Motion Sensors Based on Graphene–Rubber Composites. ACS Nano, DOI: 10.1021/nn503454h。

32、聚合物支架促进骨修复，MIT研究人员发明一种聚合物骨支架，通过搭载相关生长因子，成功实现骨修复。参考文献：Adaptive growth factor delivery from a polyelectrolyte coating promotes synergistic bone tissue repair and reconstruction，Nisarg J. Shah, doi: 10.1073/pnas.1408035111。

33、SuFEx点击化学反应，介绍一种新型点击反应，据悉， SuFEx反应可能是第二种比较完美的点击反应，参考文献：Sulfur(VI) Fluoride Exchange (SuFEx): Another Good Reaction for Click Chemistry，Angewandte Chemie International Edition，Article first published online: 11 AUG 2014，DOI: 10.1002/anie.201309399。

34、聚氨酯机器人，参考文献Thermally Tunable, Self-Healing Composites for Soft Robotic Applications（Macromolecular Materials and Engineering，DOI: 10.1002/mame.201400017）

35、智能聚合物，随环境变化瞬间变化的新型聚合物涂层，参考文献：Sharp and Fast: Sensors and Switches Based on Polymer Brushes with Adsorption-Active Minority Chains, Phys. Rev. Lett.。

36、新型防伪材料，吹口气可以看到材料上的字体或图像，参考文献：Scalable Nanopillar Arrays with Layer-by-Layer Patterned Overt and Covert Images，Advanced Materials，DOI: 10.1002/adma.201401246。

37、形状记忆材料修复缺陷骨组织，或许成为将来医疗器械领域中美容整形的重要技术，参考文献：A bioactive “self-fitting” shape memory polymer scaffold with potential to treat cranio-maxillo facial bone defects。

38、韩国汉阳大学的研究团队制备出一种共轭聚合物，该聚合物可以通过显色识别指纹上的小汗滴从而识别出人的指纹地图，为法医提供一种新的简单检测识别指纹的方法， 中文介绍见这里：https://www.gaofenzi.org/archives/541.html参考文献：Hydrochromic conjugated polymers for human sweat pore mapping，Nature Communications，doi:10.1038/ncomms4736。

39、把二氧化碳转变成塑料的文献推荐，参考见：https://www.gaofenzi.org/archives/80.html，参考文献：、Copolymerization of carbon dioxide and butadienevia a lactone intermediate，Doi:10.1038/nchem.1882。

40、可以常温捕捉二氧化碳的多孔聚合物材料，参考文献：Capturing carbon dioxide as a polymer from natural gas，Nature Communications，Published03 June 2014。

41、日本研究人员制备出一种纳米薄层敷料，无需胶黏剂即可粘附在平整或者非平整的表面，有望用于烧伤敷料，详情见: https://www.gaofenzi.org/archives/1538.html

42、加州大学科研人员受到贻贝（mussels）的启发，制备出一种可以再水环境中自修复的聚合物新型材料，中文介绍见这里：https://www.gaofenzi.org/archives/1508.html，参考文献：Surface-initiated self-healing of polymers in aqueous media，nature Materials， Published online 27 July 2014，doi:10.1038/nmat4037。

43、MIT科研人员开发可降解薄膜技术使药物控释时间达14月，参考文献：Multimonth controlled small molecule release from biodegradable thin films. Bryan B. Hsudoi: 10.1073/pnas.1323829111。

44、丹麦技术大学发明一种新技术使塑料不需要颜料就能变出颜色，参考文献：Plasmonic Metasurfaces for Coloration of Plastic Consumer Products. Nano Lett., Article ASAP, DOI: 10.1021/nl5014986。

45、芬兰研究人员把大米淀粉转变成了暂时稳定、透明并且可降解的生物基塑料，参考文献：An efficient and stable star-shaped plasticizer for starch: cyclic phosphazene with hydrogen bonding aminoethoxy ethanol side chains.Green Chem., 2014, DOI: 10.1039/C4GC00794H

46、像蚯蚓一样会爬行的聚合物水凝胶材料，参考文献：Remote-controlled peristaltic locomotion in free-floating pnipam hydrogels，Journal of Applied Polymer Science。中文介绍见这里：https://www.gaofenzi.org/archives/876.html。

47、热响应性聚合物可作防污涂料，参考文献：Vasantha, V. A., Jana, S., Parthiban, A. & Vancso, J. G. Water swelling, brine soluble imidazole-based zwitterionic polymers – synthesis and study of reversible UCST behavior and gel–sol transitions. Chemical Communications 50, 46–48 (2014). DOI: 10.1039/c3cc44407d。

48、科研人员编制出比金属钢铝更强的超强纤维素纤维，中文介绍：https://www.gaofenzi.org/archives/909.html，参考文献：Hydrodynamic alignment and assembly of nanofibrils resulting in strong cellulose filaments，DOI:10.1038/ncomms5018。

49、两家没有关联的研究团队都在nature chemistry发表文章宣布他们制出了全世界首个2D高分子聚合物。这种聚合物薄片类似单层碳原子构成的石墨烯，和石墨烯不同的是，这种聚合物由多种不同元素重复构成。参考文献：1、Gram-scale synthesis of two-dimensional polymer crystals and their structure analysis by X-ray diffraction，Nature Chemistry (2014) doi:10.1038/nchem.2007。2、A nanoporous two-dimensional polymer by single-crystal-to-single-crystal photopolymerization，Nature Chemistry (2014) doi:10.1038/nchem.2008。

50、一种聚氨酯双向形状记忆材料，通过控制材料结晶与非晶态实现了仅靠加热或冷却就能使材料实现两种形状的可逆变化，参考文献：Shapeshifting: Reversible Shape Memory in Semicrystalline Elastomers. Jing Zhou, Sara A. Turner, Sarah M. Brosnan, Qiaoxi Li, Jan-Michael Y. Carrillo, Dmytro Nykypanchuk, Oleg Gang, Valerie S. Ashby, Andrey V. Dobrynin, and Sergei S. Sheiko. Macromolecules 2014 47 (5), 1768-1776. DOI: 10.1021/ma4023185。

51、很有意思的，借助DNA和磁场制备的胶体大分子，参考文献：Directing Assembly of DNA-Coated Colloids with Magnetic Fields To Generate Rigid, Semiflexible, and Flexible Chains，DOI: 10.1021/la5009939

52、IBM实验室一个小小失误以致发现一种可自修复、可回收和超强的工业级热固性聚合物材料，可应用于汽车、飞机和电子材料，而且对环境友好，成本低廉，参考文献：Recyclable, Strong Thermosets and Organogels via Paraformaldehyde Condensation with Diamines. Science 16 May 2014: Vol. 344 no. 6185 pp. 732-735，DOI: 10.1126/science.1251484。

53、美国海军研究局（ONR）和约翰·霍普金斯大学应用物理实验室联合开发出一种新的涂料添加剂，叫聚合纤维原细胞，英文polyfibroblast，简称PF材料，可以添加到防腐底漆中，这种材料由填满油状液体的聚合物微球组成，一旦受到外力划伤，破损包膜处的树脂材料便会在外露的钢材外形成一种蜡状防水涂层，达到防止金属锈蚀的效果，这种材料特别适合用于开发车辆使用的涂料。（未找到参考文献）

54、香港教育学院研究人员开发出新型催化剂，可以促使九成塑料快速降解成二氧化碳和有机燃料，据说该技术可以使发泡饭盒塑料在五分钟内降解。塑料降解时，以水为溶剂，加入双氧水和这种新型催化剂，再加入需要降解的塑料，在阳光的作用下，塑料在平均十几分钟内降解为二氧化碳，没有阳光的作用，塑料也会降解成有机燃料。（未找到参考文章）

55、science报道了美国科学家最新开发的一种自修复（self-healing）新材料研究成果，通过两步法可以修复超过3cm大小的空洞，参考文献：Restoration of Large Damage Volumes in Polymers，Science 9 May 2014:Vol. 344 no. 6184 pp. 620-623，DOI: 10.1126/science.1251135。

56、加州大学的化学工作者开发出一种可以重复印刷和擦除的纸（rewritable paper）。参考文献：Photocatalytic colour switching of redox dyes for ink-free light-printable rewritable paper，Nature Communications，doi:10.1038/ncomms6459。

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