鄭治坤教授課題組在聚合物導熱方面取得新進展

聚合物一直存在并持續改善着我們的生活，僅人工聚合物的世界年均産量即達約3億噸。根據Hermann Staudinger的定義，聚合物是由許多相同的小分子通過共價鍵連接而成的大分子。自1935年開始，科學家就緻力于将聚合物的結構從線性（一維）拓展到平面（二維）重複單元，即制備二維聚合物。但直到2004年石墨烯問世以前，科學家均未得到結構規整的二維聚合物。無機二維聚合物石墨烯的發現重新激發了科學家研究有機二維聚合物的興趣。

近年來，鄭治坤教授課題組圍繞有機二維聚合物的可控制備、結構和性能調控及應用探索，開展了系統研究工作。從分子/原子尺度上的結構設計出發，建立起了水相條件下有機二維聚合物的可控合成方法（Nat. Chem., 2019, 11, 994-1000），實現了對其聚集态結構和微觀結構的精準調控，揭示了其聚合機理（Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 6028 –6036），探索其功能應用，研究其結構與性能的關聯及調控機制。

在有機二維聚合物熱導研究方面，針對傳統聚合物受微觀結構的無序性和宏觀缺陷所限，聲子散射嚴重，熱導率低，多為熱絕緣體的困境，利用二維聚合物結構規整度高，材料均勻性好，雜質和缺陷少的特質，實現高熱導，揭示了二維聚合物結構與熱導的内在關聯。在近室溫大氣條件下獲得了熱導系數可達6.5 W m-1 K-1（不鏽鋼為14到16 W m-1 K-1）的二維聚合物膜，發現二維聚合物膜晶疇間界面熱阻（Kapitza resistance）約為金剛石的1000倍，指出高度規整二維聚合物膜導熱能力的提升主要歸功于樣品結晶度/純度提高，晶界減少，總的接觸和界面熱阻降低，和聲子-晶界和聲子-界面散射減弱。

相關研究成果近期發表在J. Am. Chem. Soc.（2021, 143, 10, 3927–3933）上，題目為：“Nanoporous and Highly Thermal Conductive Thin Film of Single-Crystal Covalent Organic Frameworks Ribbons”，太阳集团app首页在讀博士研究生譚方林和中國人民大學在讀博士研究生韓爍為論文的共同第一作者，太阳集团app首页鄭治坤教授、中國人民大學陳珊珊教授和德累斯頓工業大學戚浩遠博士為通訊作者。

上述研究得到了國家自然科學基金，廣東省自然科學基金，和中國人民大學研究基金等經費的支持。同時得到了太阳集团app首页儀器分析與測試中心和上海同步輻射光源的支持。

全文鍊接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c13458