现代高分子科学诞生一百年以来,高分子化学、高分子物理与高分子加工发展迅速,形成了较为完整的学科体系。作为高分子物理的重要构成部分,高分子结晶学聚焦于微观结晶过程,揭示高分子链独特的运动行为。高分子晶体依据其独立结构数目分为单晶和多晶,其中高分子单晶中分子链紧密排列,形貌表现出完美的几何对称性,具备优异的力学和光电性能。但由于分子链运动的复杂性,高分子单晶的培养仍然存在很大的困难。几十年来,大量科学家致力于高分子单晶的研究,获得了丰硕成果。在本文中,我们着眼于高分子单晶研究的历史与进展,细致论述了高分子单晶的结晶策略及其功能化应用,希望能对相关研究者提供有效的帮助。

钛基金属有机框架(Ti-MOF)作为一种高价金属MOF,具有优异的化学稳定性、特殊的光响应特性、低毒性等优点,但由于钛金属源具有很高的反应活性,给材料合成带来了一定的挑战。本文综述了近年来Ti-MOF在合成方面的研究进展,详细介绍了溶剂热直接合成法、后交换合成法、原位生成SBUs构筑法等方法,并对形成的拓扑类型和晶体结构进行了分析,总结了Ti-MOF的合成规律及各种方法的优缺点。指出调控金属源和配位环境是获得Ti-MOF最重要的策略,并从原位生成SBUs构筑Ti-MOF和构筑双金属Ti/M-MOF两个角度进行了展望。

手性碳点(Chiral carbon dots, CCDs) 具有碳点独特的光电性质同时兼具手性特征,是一种具有较好发展前景的新兴纳米炭材料。水热炭化法制备CCDs包括基于手性传递策略的一步法和手性继承策略两步法,具有手性结构容易控制、光学性质可调、环境友好、水溶性优异的优点,在生物医学、传感、不对称催化、光电材料及复合材料领域中具有较好的应用效果,是目前应用最广泛的制备方法。本文综述了水热炭化制备CCDs的实验条件(原料种类、水热条件)对其手性特征、物理化学结构、光学性质和电学性质的影响,对CCDs应用进行了概述,对其未来发展进行了展望。

织物的阻燃涂层在日常使用和清洁维护中,由于亲水性太强易导致阻燃性能急剧下降,因此阻燃、疏水双功能涂层现已成为织物功能涂层的研究热点。其中硅氧体系化合物由于同时具有高耐热性和低表面能,因而在阻燃和疏水涂层体系中表现优异。本文通过有机硅体系、有机硅/纳米二氧化硅杂化体系以及笼型聚倍半硅氧烷(POSS)体系在高温成炭性、低表面能、表面微纳结构以及可控多功能化等方面的优异展现,层层递进地描述了兼具优异阻燃和疏水性能的织物用涂层的最新研究进展,并探究了其阻燃和疏水性能与硅氧系化合物结构之间的构效关系。最后提出阻燃和疏水性能间的协同机理、高效性的提升以及复杂环境下涂层性能的服役稳定性等,是织物用阻燃、疏水双功能涂层的未来发展方向;并针对功能化织物材料的部分应用场景需求,提出了热点分析与展望。

反射干涉光谱(Reflectometric interference spectroscopy,RIfS)是一种利用白光干涉原理来对薄膜光学厚度进行测量的非标记检测技术。干涉基底作为RIfS系统的传感单元,是RIfS技术的核心部分,也是决定RIfS系统性能的关键。目前使用的干涉基底通常被分为两大类:一类是以无机氧化物或聚合物薄膜为代表的平面固体基底,另一类是以多孔硅(pSi)、纳米多孔阳极氧化铝(NAA)以及二氧化硅胶体晶体(SCC)为代表的多孔基底。平面固体基底制备简单且信号稳定,但是检测灵敏度通常比较低;多孔基底具有较大的比表面积,可以捕获更多待测分子,因此与平面固体基底相比检测灵敏度有所提高,并且具有更多的调节空间,非常适合生化传感平台的开发。从pSi到NAA再到SCC,多孔基底制备的可控性及传感性能不断提高,成为RIfS干涉基底的发展方向。本文对RIfS干涉基底发展现状进行了总结和讨论,阐述了基底的常用制备方法,总结了其在生物传感领域代表性的应用,重点讨论了不同基底的优缺点,并对干涉基底未来的发展进行了展望。

负极是锂离子电池的重要组成部分之一,较低的离子-电子电导率、明显体积效应以及容易粉化等问题限制着传统负极材料的发展和广泛应用。金属有机框架(MOFs)及其衍生材料的丰富孔隙有利于离子快速迁移,较大的比表面积提供更多的电化学反应活性位点,尤其是能通过改变合成工艺实现结构和化学组成调控,有效提高锂离子电池的可逆容量和循环稳定性。本文系统地总结和归纳了近年来MOFs及其衍生纳米负极材料的研究进展,梳理了不同合成方法、形貌结构与电化学性能间的相互关系,分析了这类负极材料急待解决的关键问题和面临的机遇与挑战。在尽可能充分发挥各自优势的基础上,结合有机配体和金属中心的多样性以及结构的多变性和特殊性,提出了一些改善储锂性能的有效措施和工业化应用的解决方案,展望了这类新型多孔纳米负极材料的未来发展趋势和应用前景。

锂金属电池电解液的调控对锂枝晶生长抑制具有重要意义。传统的电解液设计思路主要依赖经验直觉与实验试错,较少借助计算模拟方法以高通量筛选电解液配方。理论计算模拟手段能够建立电解液微观特征与宏观性质之间的联系,从原子尺度上指导电解液设计、预测电解液性能,在电解液研究领域发挥了重要作用。本文综述了锂金属电池电解液在理论计算模拟方面的相关进展。首先,介绍了电解液研究中量子化学计算和分子动力学模拟的基本原理与计算方法;其次,总结了这两种计算模拟手段在电解液组分静态化学性质、电解液体相和电极-电解液界面的微观结构与性质研究中的应用,如配位络合物中的结合能,电解液组分的氧化还原稳定性、静电势,体相电解液的溶剂化结构、离子电导率、介电常数,电极-电解液界面的微观结构、性质与化学反应;最后,讨论了理论计算模拟面临的挑战及未来的发展方向,为锂金属电池电解液的计算模拟提供了新的研究思路。

近年来卤化铅钙钛矿由于优异的半导体特性,在光伏器件、光电探测器等领域展现了优异的性能,成为材料科学的研究热点。稀土元素掺杂卤化铅钙钛矿是改善其性能的一种有效途径。本文从材料制备、掺杂结构与性能、辐射探测器等方面综述了稀土掺杂卤化铅钙钛矿的最新研究进展。稀土掺杂引入了新的发光中心和能级,产生新的发光特性、提高了钙钛矿晶体的结晶度和半导体性能。因此,稀土掺杂可以进一步提高卤化铅钙钛矿辐射探测器的性能。

自从2018年“缬沙坦事件”以来,药品中的N-亚硝胺类有害杂质日益受到关注。N-亚硝胺类是一类强致癌物,已有十余种亚硝胺类被国际癌症研究所(International Agency for Research on Cancer, IARC)列入致癌物清单。其中,N-二甲基亚硝胺(N-nitrosodimethylamine, NDMA)、N-二乙基亚硝胺(N-nitrosodiethylamine, NDEA)被列为2A类致癌物。本文对N-亚硝胺物质的毒理学特性、致癌机理、检测方法进行了介绍,分析了缬沙坦、雷尼替丁、二甲双胍等常用药品中产生亚硝胺类杂质的原因,梳理了欧盟、美国和我国在药品中亚硝胺杂质方面的监管要求和措施。论文估算了召回前上述药品中亚硝胺杂质带来的致癌风险:缬沙坦中亚硝胺杂质浓度最高(NDMA含量为未检出~20.19 μg/片,NDEA含量为未检出~1.31 μg/片),导致额外致癌风险最高,其中位值为4.69×10^-6,75百分位值则高达5.61×10^-4,提示至少有25%的药品存在过高的致癌风险;雷尼替丁和二甲双胍中亚硝胺杂质则低得多,其致癌风险接近或低于10^-6安全水平。不合格药品中亚硝胺杂质带来的致癌风险远高于来自食品和饮用水中的亚硝胺类污染物,甚至高于烟草中亚硝胺导致的致癌风险,因此,需要引起高度重视。加强监管后,2020年后我国原料药和成品药中未出现亚硝胺杂质超标的报道。本文可为药品生产、健康评价与研究和监管领域相关机构人员提供参考。

高超音速飞行器是空天领域的重要发展方向,是国家整体科技实力的重要标志。吸热型碳氢燃料为兼具冷却与推进功能,需要具备高热沉、高密度、高热值、高热安定性、低冰点、低结焦和低成本的“四高三低”的基本特征。本文总结了吸热型碳氢燃料吸热反应研究进展,重点关注热裂解、催化裂解和催化蒸汽重整对于热沉的影响,分析了温度、压力和停留时间等热解条件对热沉的影响,考察了燃料组成、分子结构与热裂解间的关联规律,总结了分子筛、纳米颗粒和引发剂对吸热型碳氢燃料催化裂解行为和热沉的影响特性,并对吸热反应过程中的结焦及抑制技术进行了总结,结合发展现状提出了吸热型碳氢燃料未来的研究方向。