2026年8月27日，飞禽走兽
陈永明教授应邀在国际高分子科学领域权威期刊Macromolecules上发表题为《Molecular Bottlebrushes: Crowdedness of Side Chains Matters》的观点文章（Perspective article）。该文章系统阐述了聚合物分子刷侧链拥挤度与其物理化学性能和应用领域之间的内在关联，并提出了基于侧链拥挤度调控发展新型高分子材料的研究思路。
接枝是聚合物改性的重要方式。传统接枝聚合物的侧链相距较远，彼此没有相互作用。聚合物分子刷（Molecular Bottlebrushes, MBBs）是指一类高密度接枝的聚合物，其聚合物侧链通过共价键密集地接枝在聚合物主链上，相邻侧链之间可“感受到彼此的存在”。随着侧链接枝密度增大，相邻侧链间的体积排斥作用增加迫使其主链和侧链构象更为伸展，形成有序排列且具有一维蠕虫状或柱状单分子纳米结构。如果主链和侧链是通过可控聚合反应形成的，聚合物分子刷一维纳米结构的长径比则是明确和可控的。这种高度接枝聚合物不仅在分子尺度上营造出一个由侧链空间拥挤所形成的受限微环境，为研究分子约束条件下的高分子行为提供了理想平台，而且是一类很少可实现多尺度结构控制的有机单分子纳米颗粒材料，特别为非球型纳米材料的研究提供理想的候选材料。
近年来，聚合物分子刷的研究论文数量呈迅速上升趋势，但是存在一般接枝聚合物和聚合物分子刷概念混淆现象，也存在研究目的不明确问题。在该观点文章中，作者首先介绍了聚合物分子刷的研究背景与核心关注点，系统分析了侧链结构和接枝密度等参数对分子刷构象的影响，并结合“Blob模型”探讨了接枝密度和侧链拥挤度与分子链伸展行为之间的关系，明确了聚合物分子刷的定义，即由于接枝密度和侧链体积导致相邻聚合物侧链之间可“感受到彼此的存在”。随后，文章总结了调控聚合物分子刷侧链拥挤度的多种化学策略，如通过大分子单体聚合（grafting-through）、从主链引发接枝聚合（grafting-from）和通过偶合反应将侧链接枝到主链（grafting-onto）等策略，并深入讨论了其结构表征方法。重点阐述了与侧链拥挤度密切相关的聚合物物理化学性质，包括结晶与玻璃化转变行为、粘弹性以及自组装行为。进一步展示了聚合物分子刷在溶致液晶材料、超软弹性体、生物医药、表界面活性剂等领域的应用潜力。最后，从精准与可规模化合成、深入理解侧链拥挤效应及其在生物医学、能源环境和智能材料等领域的应用前景方面进行了展望，为开发高性能、多功能高分子材料提供了新的理论基础。
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为该成果的唯一完成单位。飞禽走兽
青年教师王慧为论文第一作者，陈永明教授为论文唯一通讯作者。该工作得到国家自然科学基金项目的资助。
论文信息：
Molecular Bottlebrushes: Crowdedness of Side Chains Matters
Hui Wang, Yongming Chen
Macromolecules, 2026, //doi.org/10.1021/acs.macromol.6c01464
通讯作者简介：
陈永明，河南大学教授。曾获中国化学会高分子基础研究奖、国家自然科学奖二等奖。2001.09–2013.08，中国科飞禽走兽
化学研究所，研究员；2013.09–2024.04，中山大学，教授；2024.04–至今，河南大学，飞禽走兽
，教授，院长；抗病毒性传染病创新药物全国重点实验室（河南大学），主任。主要研究方向：高分子精确合成，生物医用高分子，药物递送，疫苗及佐剂，炎症抑制。曾任国际高分子领域重要期刊的美国化学会期刊 Macromolecules, ACS Macro Letters顾问编委，任国际高分子材料领域重要期刊 Polymer副主编十余年，担任《高分子学报》编委，担任多届中国化学会高分子学科委员会委员。主持国家自然科学基金青年基金A项目（原国家杰青项目）1项，国家自然科学基金重大项目1项、重点项目2项、专项项目1项以及重点国际(地区)合作与交流项目1项等项目。在Nat Nanotech, JACS, Angew Chem, Nat Commun, Macromolecules等发表论文300余篇，授权专利20余项。
