近期，我院李勇进教授团队提出通过反应性加工实现“Janus界面粒子增容”的新方法。图1所示，通过反应性共混可原位形成具有Janus壳构造杂化纳米粒子(JNp)：JNp能够热力学稳定于两相界面，并通过表面接枝链段分别于共混体系两相发生物理缠结，达到高效增容的效果。(相关已发表工作：ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 14358; Polymer 2017, 132, 353; Acta Polym. Sin. 2017, 2, 334.)

图1. 反应性纳米粒子对不相容体系的增容及Janus界面纳米粒子形成示意图

李勇进教授团队进一步发现，JNp增容的共混体系相较于传统NP(e.g. SiO₂, g-Np)填充体系具有不同的流变响应性。通过小振幅剪切震荡(SAOS)、蠕变-回复以及应力松弛测试发现，在极低JNp含量 (φ)下，该体系粘弹性显著提高，表现出典型“类固体”性质(图2)。

图2.“界面纳米粒子”增容不相容聚偏氟乙烯(PVDF)/聚乳酸(PLLA)的微观形貌(I)及其流变响应测试(II).

同时，结合Cole-Cole，vGp，Han’s图及|η*_(ω)| versus |G*_(ω)|图等流变特征函数，提出反应性纳米粒子增容体系的非均相杂化网络结构(“Heterogeneous Network”)模型。如图3所示，JNp在共混物中稳定有序排列地排列于界面上，且JNp表面高分子链能分别与共混体系各组分发生物理缠结，形成NP与高分子链结合的杂化网络结构。该网络中JNp作为物理交联点，将纳米粒子与高分子基底桥接起来，形成三维贯穿非均相网络，使体系粘弹性发生显著改变，各组分分子链松弛受到抑制。该研究结果已在线发表在《Macromolecules》上（Macromolecules 2017，DOI: 10.1021/acs. macromol.7b02143），博士生王亨缇为论文第一作者。

图 3. “Heterogeneous Network”形成机理图

除上述基础研究结果外，团队还先后申请和获得多项相关国家发明专利项。目前正和企业合作，推动反应纳米粒子增容的工业应用。该工作得到国家自然科学基金(21674033，51173036)的资助。