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20 世纪 40 年代，科学家就已经注意到氟聚合物性质的特殊性，随后开发了氟烯烃聚合反应与大量氟聚合物产品。目前，该类产品的全球年产值达到数十亿美元。 不少氟聚合物材料尽管产量不大，但却在重要设备中被作为关键材料使用，为国防、航天航空、通讯、微电子等领域的发展起着保驾护航的作用。 近年来，大量研究成果表明：精确控制聚合物的化学结构，可以实现材料性能的突破。 然而，氟聚合物的合成具有一定的特殊性。其一是源于氟烯烃单体性能特殊，其二是源于氟聚合物性能特殊。两者叠加起来导致难以高效地控制氟聚合物的合成过程，这为揭示氟聚合物结构性能关系、以及设计高端氟聚合物材料带来了限制。 在复旦大学教授课题组的一项研究中，他们结合高分子化学领域中的活性自由基聚合理念，并借鉴有机合成、特别是光催化的反应机理，解决了氟烯烃聚合过程中难以实现氟聚合物链活性增长的问题。针对控制氟聚合物化学的结构，该团队发展了一个独具特色的聚合反应体系。 预计这种方法可以用于设计合成含氟聚合物的电解质材料，还可用于制备通讯与微电子领域的高端含氟涂料。 图 | 陈茂（来源：） 2016 年，在刚加入复旦大学的时候，就展开了氟聚合物合成方面的研究工作，并从含氟丙烯酸酯拓展到氟烯烃。 “后来，我们逐渐尝试合成难度更高的单体类型，在此过程中慢慢理解了含氟单体的聚合反应特点。基于此，我们针对本次研究制定了催化剂设计、聚合物结构设计等方面的目标，并进一步展开了聚合反应机理方面的求证。”他说。 起初，尽管实验目标与方案已经设计完毕，但是研究推进却并不顺利。说：“担任此次论文一作的赵宇澄也常常困扰，真的能达到这么好的聚合效果吗？直到有一天，聚合反应变得比往常更粘稠，说明可能得到了更高的聚合物分子量，此时我们才真正明确地找到了催化剂与引发剂的优化方向。” 最终，相关论文以《光驱动氧化还原接力催化含氟烯烃的可控自由基共聚合》（）为题发在 Nature Synthesis 上 [1]，赵宇澄是第一作者，担任通讯作者。 图 | 相关论文（来源：Nature Synthesis） 预计这种聚合反应还能实现更广的氟聚合物合成范围。目前，他们正在发掘氟聚合物的基础理化性能。 表示，物质创制是一个 0 到 1 的过程，发展聚合反应能够为高分子从 0 到 1 提供方法。 因此，他们将探索氟化工中更挑战的氟烯烃的聚合反应，另一方面将研究官能化氟聚合物的定制化合成，为发展新型聚合物材料提供关键的合成方法基础。此外，课题组也在展开相关的性能研究，希望进一步地揭示新结构氟聚合物的独特性能和潜在应用。

参考资料：

1.Zhao, Y., Chen, Y., Zhou, H.et al.Controlled radical copolymerization of fluoroalkenes by using light-driven redox-relay catalysis.Nat. Synth(2023). https://doi.org/10.1038/s44160-023-00284-9