华南理工大学岳衎课题组：含氟聚合物材料综述

含氟聚合物具有多种卓越特性，包括化学惰性、低表面能、出色的耐候性和优异的电学性能。华南理工大学岳衎课题组的综述从合成方法与应用两个层面入手，总结了众多领域的最新进展，包括改性的传统氟化聚烯烃、氟化烯烃与非氟单体的共聚物，以及氟化（甲基）丙烯酸酯单体的共聚物，阐明了含氟聚合物结构与性能之间的紧密联系，同时探讨了此类聚合物的广泛应用场景。最后，该综述对这一领域未来的研究前景进行了展望。

传统的氟化聚合物，尤其是主链氟化聚烯烃，例如，聚偏氟乙烯（PVDF）及其共聚物衍生物已广泛应用于众多电子设备中，成为首选的聚合物基体。这些氟化聚合物因其特殊的铁电性能和卓越的化学稳定性而在多领域得到广泛应用，如压电材料、储能电容器、水处理膜材料和锂电池等。然而，尽管传统氟化聚合物性能出众，PVDF等基材存在合成难度高和结构不可调的问题，从而限制了其应用。因此，急需开发结构和性能可调的新型氟化聚合物，以填补这些空白并满足不同应用领域的多样化材料需求。例如，随着柔性电子设备研究急速增长，新型氟化聚合物已在柔性电极等领域广泛应用，这要归功于它们独特的离子-偶极相互作用。此外，高介电常数和氟原子的电负性使其成为新兴柔性交联电致发光器件（ACEL）和柔性摩擦电纳米发电机（TENG）中的重要材料。

本综述总结了氟化聚合物研究领域的最新进展，侧重介绍了用于合成新型氟化聚合物的策略以及它们在不同领域的多样应用。传统的氟化聚烯烃可以通过化学方法进行改性，以生产功能性材料。氟化烯烃与非氟烯烃单体的共聚反应有效解决了合成难题，生成具有特定功能基团的主链含氟聚合物。此外，最近的研究发现，自由基（共）聚合氟化（甲基）丙烯酸酯单体可以制备新的氟化聚合物，其溶解性、加工性和结构多样性显著提高。借助这些新的合成策略，已经开发了一系列用于各种应用的氟化聚合物材料，包括柔性电极、交流电致发光器件、储能电容器、摩擦电纳米发电机和锂电池等。凭借其定制的结构和卓越性能，氟化聚合物有望在柔性和可穿戴电子设备领域发挥更多潜力。

图1. 新型含氟聚合物的设计策略和应用领域总览

作者预测未来在这一领域的研究将集中于通过化学方法有选择性地改性传统氟化烯烃聚合物，探索新的聚合技术以生产创新的氟化主链聚合物或共聚物。预计这些材料将超越当前的局限，表现出卓越的加工性、自愈合性能、足够的机械强度和高度延展性。开发这种新型氟化聚合物将为提高性能和拓宽氟化聚合物的潜在应用范围奠定基础。此外，更值得关注的是基于最近发展的聚合方法，开发新型氟化聚合物的大规模生产工艺，从而获得成本低廉、质量稳定的商业可用氟化聚合物材料，以成功实现工业应用。

详见：Yutong Chen, Chuan Luo, Faqi Hu, Zhengkai Huang, Kan Yue. Recent Advances in Fluorinated Polymers: Synthesis and Diverse Applications. Sci. China Chem., 2023, DOI: 10.1007/s11426-023-1831-8。该文将收录于2023 Emerging Investigator Issue。

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【通讯作者简介】

岳衎，华南理工大学前沿软物质学院长聘教授、博士生导师。分别于北京大学和美国阿克伦大学获得学士和博士学位，并先后在阿克伦大学和美国哈佛大学医学院布莱根妇女医院从事博士后研究。研究兴趣是新型杂化大分子的精准合成与自组装、新型功能性高分子弹性体/凝胶材料的设计与应用等。目前已发表SCI收录科研论文90余篇，授权5项发明专利。

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