華東理工大學(xué)的科學(xué)家提出了“分子拉鏈”的獨(dú)特概念

最近，華東理工大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院教授屈大輝創(chuàng)新性地提出了“分子拉鏈”這一獨(dú)特概念，在超分子領(lǐng)域取得了新進(jìn)展。聚合物彈性體。研究結(jié)果發(fā)表在“高級(jí)材料”上，標(biāo)題為“具有類(lèi)似拉鏈的滑環(huán)效應(yīng)的超高強(qiáng)度和高拉伸性聚氨酯彈性體”。高性能彈性體由于在新興領(lǐng)域的應(yīng)用前景而受到廣泛關(guān)注，例如柔性電子，人工執(zhí)行器和刺激響應(yīng)材料。但是，在提高聚合物網(wǎng)絡(luò)的機(jī)械強(qiáng)度和拉伸性能方面始終存在一個(gè)權(quán)衡。例如，用弱的犧牲鍵代替一些強(qiáng)的共價(jià)交聯(lián)鍵可以改善拉伸性能，但同時(shí)也會(huì)降低機(jī)械強(qiáng)度。近年來(lái)，由于機(jī)械結(jié)合化學(xué)的興起，將作為機(jī)械環(huán)交聯(lián)劑的機(jī)械互鎖分子引入聚合物網(wǎng)絡(luò)以改善聚合物性能的策略引起了人們的關(guān)注。但是，現(xiàn)有示例僅改善了材料的拉伸性能，但是在機(jī)械強(qiáng)度方面存在某些限制。研究人員創(chuàng)新地將擬輪烷交聯(lián)劑引入具有豐富氫鍵結(jié)構(gòu)域的聚氨酯網(wǎng)絡(luò)中，并獲得了具有主體-客體相互作用和氫鍵功能的超分子聚合物網(wǎng)絡(luò)。

使用極少量（0.5 mol％）的假輪烷交聯(lián)劑可以使聚氨酯的機(jī)械強(qiáng)度提高950％，伸長(zhǎng)率提高650％，斷裂能提高4470％。研究人員通過(guò)傅立葉變換紅外光譜和X射線衍射進(jìn)一步證明了在機(jī)械作用下的氫鍵斷裂，從而證明了這種機(jī)械增強(qiáng)是由于滑環(huán)效應(yīng)和氫鍵積累網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同作用，從而使氫實(shí)現(xiàn)了通過(guò)分子拉鏈滑動(dòng)同步破壞了鍵積累域的能量耗散機(jī)制。這項(xiàng)工作為構(gòu)建高性能彈性體提供了新的策略，同時(shí)促進(jìn)了人工分子機(jī)器在無(wú)溶劑聚合網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)際應(yīng)用。據(jù)悉，這項(xiàng)工作是由博士生史晨宇在屈大輝教授的指導(dǎo)下完成的，并得到了田和院士的精心指導(dǎo)。該研究得到了諸如國(guó)家自然科學(xué)基金，基礎(chǔ)科學(xué)中心和上海重大科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目等重大項(xiàng)目的支持。表征工作得到了華東理工大學(xué)分析測(cè)試中心的大力支持。