王旭教授团队建立超分子增韧新方法并研制超强韧弹性材料

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近日，化学与化工学院国家胶体材料工程技术研究中心王旭教授团队在超分子增韧机制研究及超韧高分子弹性体研制方面取得重要进展。超分子作用促进了高韧性弹性材料的发展，然而驱动超分子增韧的根本原因未被深入探索，针对高韧性材料的合理设计仍十分困难。王旭教授团队建立了一种简单有效的方法，通过错配超分子作用来增韧热塑性弹性体，从而研制出超强韧的弹性材料。相关研究成果以“Development of Tough Thermoplastic Elastomers by Leveraging Rigid–Flexible Supramolecular Segment Interplays”为题，发表在化学领域国际权威期刊Angew. Chem. Int. Ed.（IF = 16.823）上。文章通讯作者为王旭教授，第一作者为博士生王璐平，山东大学为唯一通讯作者单位。

        该工作设计了一种利用刚性和柔性超分子片段协同增韧热塑性弹性体的方法，有效避免了过度的超分子聚集，从而研制出世界上韧性最高的弹性材料SPUU-DA，其韧性（1.2 GJ m−3）是最韧天然材料（达尔文蜘蛛丝，354 MJ m−3）的3.4倍，是现有最韧合成弹性体（一种基于氢键的导电弹性体，615 MJ m−3）的2.0倍，引领材料的韧性进入了GJ m-3时代。通过SAXS、XRD、DSC以及理论模拟等手段，辅以耗散能表征，证实了SPUU-DA弹性体的高韧性源于分子结构内的错配超分子作用。SPUU-DA弹性体还具有非凡的断裂真应力（2.3 GPa），高拉伸性（~2900%应变），超强的抗损伤能力和损伤容限，良好的弹性，优异的愈合能力，多次回收性，抗冲击性和良好的缓冲能力。
        文章对材料的错配超分子作用增韧机制进行了反复验证，通过合成一系列超分子弹性体并研究其性能，从而证实了该增韧策略的普适性。作者还在文章的最后详细阐述了高韧性超分子弹性体在高性能复合材料、抗冲击涂层、介电弹性体等领域的潜在应用模式。
       该研究工作得到了国家自然科学基金的资助。
       论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202301762
       文章来源：山东大学
       王旭，教授、博士生导师，山东大学齐鲁青年学者。其研究从新型线性或枝化高分子的合成入手，在研究高分子合成及组装机理的同时利用超分子组装技术进行功能性聚合物涂层及胶体材料的制备，在可修复膜及生物大分子药物载体的制备方面取得优异成果，并努力促进新型高分子材料的成果转化。以第一作者或通讯作者在Angew. Chem. Int. Ed.，Adv. Funct. Mater.，Biomaterials，ACS Macro Lett.，Macromolecules等国际学术期刊发表论文13篇。作为第一作者在国际专著《Handbook of Biomimetics and Bioinspiration》中撰写章节Bioinspired Self-Healing Coatings。所有发表学术期刊论文23篇，学术会议论文22篇，国际会议邀请报告3次，国内会议邀请报告1次，论文被引用数量700余次，担任Chem. Commun.，Nanoscle等多种国际学术期刊特约审稿人，申请中国发明专利3项（均已授权），美国专利2项（其中1项申请PCT国际专利）。研究成果被Nature China、Materials Views China、Angew. Chem. Int. Ed.等媒体和杂志广泛报道和评论。积极推动科研成果的转化工作，与山东昊月树脂有限公司等多家企业保持长期战略合作关系，目前就多个项目进行合作研发工作。