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高效率卷轴式高分子太阳能电池

materialsviewschina — Mon, 30 Aug 2010 23:43:41 +0000

University of Michigan的L. Jay Guo及其同事介绍了一种高分子太阳能电池加工的新途径，施加压力对高分子链进行表面封装和感应排列（ESSENCIAL），从而使溶剂蒸发。他们的ESSENCIAL高分子太阳能电池采用流行的本体异质结理念，具有的转化效率相当于用热或溶剂协助回火方法制造的硬性基质制造电池效率。

即使采用的是卷轴式装置，他们的方法也能控制膜厚和一致性等参数，从而优化了成分的外形和分布、结晶度，而这是传统方法所不能实现的。即使无实验室制备该高分子电池使用的PEDOT:PSS层，最好的卷轴式设备效率也能达到3.5%。ESSENCIAL方法同样适用于高速动态工艺。

ESSENCIAL方法在短工艺时间产生最佳高分子太阳能电池外形的优势为大规模生产高效率高分子太阳能电池奠定了基础。作者相信该工艺也可能是其它呈现出更高效率的本体异质结型物质的制备方法，因此能实现用高速卷轴式工艺生产高效率高分子太阳能电池。

H. J. Park et al., Adv. Mater. ; DOI: 10.1002/adma.201000250

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化学中的生物——免费获取高分子偶联靶新系列资料

materialsviewschina — Sun, 29 Aug 2010 23:20:41 +0000

生物合成的共价高分子偶联靶结合了一个或多个具备生物分子（如肽序列或蛋白质）的复制体，这些生物分子具有一个或多个合成分子元素。这些杂化材料能将这些不同材料的特性协同结合，并克服其局限。50年代就出现第一个肽——高分子偶联靶的报告。但是近来，聚合技术控制和新型先进化学选择性偶联策略发展取得的进步将该领域向前推进了一大步。《Macromolecular Rapid Communications》最近新发专刊专门探讨该话题。《Macromolecular Rapid Communications》将协同客座编辑Harm-Anton Klok（瑞士洛桑市）邀请杰出科学家撰稿并发布，希望能进一步促进这个热门领域的研究。

马上免费获取前三本专刊：

客座编辑Harm-Anton Klok的社论简要介绍高分子偶联靶领域的热门词。

Kristi Kiick及其同事（美国University of Delaware）的专刊文章报告细胞受体反应性和生长因子的靶向分布。

另外，Andreas Hermann（荷兰University of Groningen）及其同事将论证DNA嵌段聚合物胶束掺杂二茂铁怎样对它们的电性能产生极大改变，而不严重影响它们的结构特征。他们的成果可能使这些纳米物质产生新用途，如纳米电子学和传感应用。

感谢阅读！

Macromol. Rapid Commun., 2010 ; DOI: 10.1002/marc.v31:14

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什么能决定高分子太阳能电池的性能？

materialsviewschina — Sat, 28 Aug 2010 23:40:24 +0000

全世界的能源消耗在过去150年增长极大，由于总人口的增长，能耗甚至会更多。因此，对可再生能源的需求愈来愈迫切。世界范围的研究人员都正致力于发展可替代现用化石燃料的创新性解决方案。太阳辐射是取之不尽用之不竭的可再生能源。太阳能的用途很广，最具前景的利用方式是利用光伏（PV）作用直接将日光转换为电能。纳米结构的聚合物太阳能电池（PSC）已成为传统无机光伏设备极具前景的低成本替代方案，是当前学术界和工业界广泛研究的课题。在PSC成为实用性有效设备前，仍然有几个问题需要解决，包括进一步理解其工作和稳定性，这又在很大程度上取决于光敏层的外形结构。

在最近这次评论中，J. Loos及其同事讨论了影响形态形成的关键参数，以及给定电子接受和供给系统下，最终光能转换效率。最新进展评论了本体异质结型PSC的效率怎样在很大程度上取决于光伏层的局部纳米级组织。

J. Loos et al., Macromol. Rapid Commun., 2010 ; DOI: 10.1002/marc.201000080

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可调纳米载体

materialsviewschina — Sat, 28 Aug 2010 00:33:35 +0000

封装治疗分子用刺激响应纳米载体的发展是给药领域必须面临的挑战。基于高分子的纳米结构设计可保护密封物质，然后以控制的方式降解并释放内含物质。至今，已能应用多种刺激物（包括环境诱发如pH、温度和化学刺激）诱使高分子液胞释放物质。

由于光与其它刺激物相比，具备高水平时间（光源开启时）和空间（光源定向时）控制，能远程并根据需要释放物质，因此光被视为传统诱发因子的绝佳替代物。

University of Basel的Meier等人报告了通过众所周知的聚合技术得到的光活性两亲嵌段聚合物的合成，对这一领域做出了贡献。共聚物（聚乙烯（γ-甲基-ε-己内酯-ONB-丙烯酸））在疏水和亲水链连接处具有光活性成分（O-硝基苄酯），它在紫外线辐射（365 nm、20mW/cm2）下可充分分解为有机溶剂和缓冲溶液。自组结构（胶束和液胞）在紫外线辐射下，结构发生重大改变，证实了对纳米结构的破坏。当前正在研究用这种系统作为有效的光反应纳米载体。

W. Meier et al., Macromol. Chem. Phys., 2010 ; DOI: 10.1002/macp.201000151

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磁性微型机器

materialsviewschina — Fri, 27 Aug 2010 00:27:12 +0000

中国的研究人员研究使用聚合铁性流体和激光制造微小弹簧和涡轮，这些装置可以用于微型或纳米机器。

可能微型或纳米机器听起来像科幻小说，但是很快就会变成现实。这种机器在传感器和体内治疗中大量使用。直到现在，微型机器主要由无机组分制成，尽管最近科学家已经开始倾向于使用聚合物作为制造材料，因为这些材料可以更好的控制分辨率和尺寸，但是要驱动这些微小机器组件绝非易事，而且对于许多应用来说，需要进行遥控，这点就使得驱动这些装置变得更棘手。

来自中国的吉林大学孙洪波教授及其团队认为他们已经解决了这个问题，创造了对外部磁力起作用的组件来驱动机器，可延伸、摆动或转向。该团队在载体液中制造了均一分散的磁性纳米颗粒，即铁磁流体，然后使用一种双光子光聚合技术（TPP）聚合整个系统。因为该技术采用了激光，所以可以精确地控制最终的聚合物形态，在聚合过程中，控制激光可以制造处弹簧或涡轮。

这种方式制造的弹簧可对磁铁起反应而变长，如果去掉磁铁，弹簧又恢复原来的性状和位置。如果磁铁向侧面移动，弹簧也会摆动。科学家用这种方法制造的涡轮，在有磁铁的情况下，可以达到6圈/秒的转速。

美国巴尔的Johns Hopkins University的David Gracias教授是微型或纳米机器领域的专家，他称这种方法具有开创性的意义。他特别指出，因为使用交联基团可以制造出各种不同的纳米颗粒，所以这种方法很完美。他说：“我们仍然缺乏制造这种尺度的3维或有可运动组件的结构的能力，任何这方面的实例都是令人兴奋的”。

研究人员介绍他们的各种事纳米技术的突破，同时他们希望他们的这些微小的组件可以使其他人生产现实的微型机器，供人们使用。

H. Xia et al., Adv. Mater., ; DOI: 10.1002/adma.201000542

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Design and Synthesis of Conjugated Polymers

materialsviewschina — Thu, 26 Aug 2010 18:58:35 +0000

这是第一本系统地介绍不同种类聚合物的合成方法的书，描述了经过多次试验且可重复的步骤，因而可以节省时间、财力和化合物。该书有助于日常实验室工作，使研究者不必重复已成型的方法。

Design and Synthesis of Conjugated Polymers

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微流体技术生产的聚合体

materialsviewschina — Thu, 26 Aug 2010 00:18:07 +0000

科学家们设计了一种新的基于聚合物的微流体设备，能够连续生产微小的聚合物胶囊，而不会堵塞。聚合体式微小的球状胶囊，由双层聚合物和一些封装组分组成，就像一个合成的囊泡，但是更坚固，更容易被赋予功能。双层聚合物通常通过自我组装形成，由2种（多种）聚合物的混合物组成，被称为二嵌段聚合物。许多科学家都在研究这些聚合体的生产方法，因为这些聚合体可用于多种用途，同时具有很好的物理性质，可以用于基础研究。有几种方法生产聚合体，但是大多数方法生产的聚合体中都包含了各种尺寸的产物。有一种方法可以生产一致尺寸的聚合体：在所谓的复乳法中采用微流体装置，在该方法中采用核心液滴，被另一层其它液体包围，这样内部的液体就与外部的液体完全分开；通常是油-水-油混合物。在该装置中制造的液滴可用于制造聚合体的高效模块。微流体装置有微小的通道，流体可从通道注入。其较小的尺寸就使其有可能具有特定的效果，这点对于高通量地生产大量小尺寸液滴或颗粒非常重要。但是在过去像这样使用这些装置制造聚合体的科学家会很受伤：当局部溶液浓度改变时，聚合物会沉积出来，导致通道堵塞。在美国和德国的研究人员的一项最新研究中，已经克服了堵塞的缺陷，可以制造处连续操作的装置，可以生产横截面为50–100 μm的聚合体。Dave Weitz和他在哈佛、汉堡和曼海姆的团队已经设计了一种新的装置，有3个注入连接点，且全部连接点都有亲媒性和疏媒性尾端，所以注入通道的溶液可以不断的变化，补偿蒸发效应。如果没有这种补偿作用，蒸发效应就会导致导致溶液沉积和溶解的聚合物沉淀下来。这种聚二甲基硅氧烷（PDMS）装置应该很容易印刷在某个表面上，这与一般的方法有所不同。同时在PDMS上有一层类似玻璃的涂层可以防止其膨胀接触到有机溶剂。 Wilhelm Huck教授是University of Cambridge和Radboud University的微滴和微流体领域的专家，他说这是人类第一次用这种方式制造出聚合体。他相信：“因为你有能力用1层或2层结构中控制的组分来制造单分散不对称聚合体，所以这种能力看起来在流体控制领域很有前景。”但是，他还指出，这种方法的价值很低，如果要经常使用，还需要进行大量的调整。这些研究人员证实他们的装置对于聚乳酸和聚乙二醇的混合物有作用，但是他们还声称该设计原理可以用于制造小得多的胶囊，还可以制造一些特殊的胶囊，其中的一个半球与另一个半球在性质上存在较大的差异（按照古罗马的两面神Janus命名为杰纳斯颗粒）。 J. Thiele et al., Small ; DOI: 10.1002/smll.201000798

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Functionalized Inorganic Fluorides: Synthesis, Characterization and Properties of Nanostructured Solids

materialsviewschina — Tue, 24 Aug 2010 19:55:56 +0000

功能性无机氟化物：合成、鉴别和理化鉴别——包括形态、结构、光谱行为和光学行为；详细的调查和模拟；以及潜在应用。

Functionalized Inorganic Fluorides: Synthesis, Characterization and Properties of Nanostructured Solids

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Handbook of Photochemistry and Photophysics of Polymer Materials

materialsviewschina — Mon, 23 Aug 2010 18:52:33 +0000

聚合物材料的光化学和光物理学，曾经是秘传和局部的基础研究学科，现今已经发展成为一些当代最重要的工业领域。

事实上，没有对光和它与塑料的反应的研究，就不会有现代电子器件、计算机、太阳能电池、打印、成像、复印和录音技术。而且，没有对其降解和稳定过程的深刻理解，就不可能实现对商业塑料的应用。

这本手册包括所有最新的发现、开发成果和应用。除了探讨机制、过程、材料和性能，本书还指出了未来的新发展，从而为未来聚合物材料研究提供基础。

Handbook of Photochemistry and Photophysics of Polymer Materials

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通过二氧化钛可以获得更好的光伏性能

materialsviewschina — Mon, 23 Aug 2010 00:40:23 +0000

固相染料敏化太阳能电池（DSSCs）的一个主要优点是它们没有溶剂泄漏和腐蚀问题。最近对负极材料纳米晶体TiO2合成的研究为装置优化和性质控制提供了新的视角。Steiner和Snaith及其同事们研究出一种用嵌段共聚物直接合成二氧化钛的新方法，并将合成条件与生成状态的密度相关联。他们研究了由二氧化钛纳米复合物和嵌段共聚物组成的杂交细胞，以及对电荷产生、运输、分离和重组等电子过程的结构影响。他们的研究成果非常重要，有助于理解能态密度对光伏性能的影响：能态密度的深度和宽度的增加与光流的增加有关，还与开路电压的降低有关。

使用异戊二烯-乙烯嵌段氧化物聚合物作为结构导向剂，在惰性环境中较高的退火温度下可以原位形成碳支架。因而可以使二氧化钛在不损失介孔结构的情况下完全结晶。本研究中二氧化钛聚合物杂交太阳能电池的最佳能量转化率为3.2%，已经接近于标准纳米粒子装置3.4%的转化率，并且还有很大的改进空间。该方法完全不同于传统的TiO2纳米粒子胶态组装，它提供了一种新的探索和优化染料敏化太阳能电池和其他类型器件负极特性的方法。

P. Docampo et al., Adv. Funct. Mater. ; DOI: 10.1002/adfm.200902089

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