华东理工大学科学家提出“分子拉链”独特概念

最近，华东理工大学化学与分子工程学院教授屈大辉的课题组创造性地提出了“分子拉链”的独特概念，在超分子聚合物弹性体领域取得了新的进展。相关研究成果发表在《先进材料》杂志上，标题为“一种由拉链状环滑动效应实现的超强高拉伸可聚合弹性体”。

高性能弹性体因其在柔性电子、人工执行器和刺激响应材料等新兴领域的应用前景而受到广泛关注。然而，在提高聚合物网络的机械强度和拉伸性能方面总是有一个折衷。例如，用弱牺牲键取代部分强共价交联可以提高拉伸性能，但也会降低机械强度。最近，由于机械键化学的兴起，将机械互锁分子作为滑环交联剂引入聚合物网络以改善聚合物性能的策略受到了关注。然而，现有的例子仅仅改善了材料的拉伸性能，但是在机械强度方面存在一些限制。

研究人员创新性地将假轮烷交联剂引入到具有丰富氢键聚集域的聚氨酯网络中，获得具有主客体相互作用和氢键相互作用的超分子聚合物网络。通过使用非常少量(0.5摩尔%)的假轮烷交联剂，聚氨酯的机械强度、伸长率和断裂能可分别提高950%、650%和4470%。研究人员通过傅里叶变换红外光谱和X射线衍射进一步证明了氢键在机械作用下的断裂，从而证明这种机械增强是由于滑环效应和氢键堆积网络的协同作用，使得氢键堆积域的能量耗散机制被分子拉链滑动同步破坏。这项工作为高性能弹性体的构建提供了新的策略，并促进了人工分子机器在无溶剂聚合网络中的实际应用。

据介绍，这项工作是在瞿大辉教授的指导下，田禾院士的精心指导下，由博士生石晨宇完成的。该研究得到了国家自然科学基金重大项目、基础科学中心、上海重大科技项目等项目资金的支持，表征工作得到了华东理工大学分析测试中心的大力支持。

相关论文信息:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202000345