近日，我院超支化聚合物團(tuán)隊(duì)張道洪教授/姜宇副教授在基于超支化大分子交聯(lián)劑構(gòu)建高強(qiáng)高韌水凝膠方面取得了重要研究進(jìn)展，相關(guān)成果以“Strong and Ultra-tough Ionic Hydrogel Based on Hyperbranched Macro-cross-linker: Influence of Topological Structure on Properties”為題，發(fā)表在國(guó)際著名期刊《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》（Angew. Chem. Int. Ed. 10.1002/anie.202310832），化材學(xué)院姜宇副教授為論文第一作者，碩士研究生占德志為共同第一作者，張道洪教授和姜宇副教授為通訊作者，論文完成過(guò)程中還得到了阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)Nikos Hadjichristidis教授的指導(dǎo)和支持。
超支化聚合物作為一種高度支化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的聚合物，因其優(yōu)異的溶解性、低粘度和大量末端基團(tuán)等優(yōu)點(diǎn)而在藥物載體、結(jié)構(gòu)材料等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景。近年來(lái)，張道洪教授團(tuán)隊(duì)在超支化聚合物拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)精準(zhǔn)調(diào)控（Angew. Chem., 2022, 61, e202211713; 2021, 60, 331；Chem. Eng. J: 2018, 334, 1371; 2020, 387,124071）、超支化環(huán)氧樹(shù)脂及復(fù)合材料（Nat. Sustain., 2020, 3, 29；ACS Macro Lett, 2021, 10, 1113; Macromolecules, 2022, 55, 595; Chem. Eng. J.: 2023, 465, 142998; 2023, 471, 144329; Prog. Mater. Sci. 2022, 130, 100977)、超支化聚合物材料循環(huán)利用（Macromolecules, 2023, 56, 5290; ACS Sustain. Chem. Eng., 2023, 11, 11077）等領(lǐng)域取得了一系列研究進(jìn)展。
本文是該團(tuán)隊(duì)在超支化聚合物材料領(lǐng)域的又一研究成果。針對(duì)水凝膠材料機(jī)械性能的固有缺陷，如強(qiáng)度較低和韌性較差等問(wèn)題，該團(tuán)隊(duì)將具有超支化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的大分子交聯(lián)劑引入水凝膠中，發(fā)現(xiàn)超支化分子非纏結(jié)幾何形狀可增強(qiáng)柔性聚合物鏈的鏈段運(yùn)動(dòng)能力，豐富的端基則可以有效地提供足夠的交聯(lián)位點(diǎn)，從而賦予水凝膠優(yōu)異的強(qiáng)度、拉伸性和韌性。本工作詳細(xì)探究了超支化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)水凝膠機(jī)械性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)與線(xiàn)形結(jié)構(gòu)的大分子交聯(lián)劑相比，使用超支化大分子交聯(lián)劑可使水凝膠表現(xiàn)出優(yōu)異的增強(qiáng)和增韌效果。通過(guò)調(diào)節(jié)超支化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可在較寬范圍內(nèi)調(diào)控水凝膠的力學(xué)性能，其中適中的支化度和端基修飾度可賦予凝膠最優(yōu)的共價(jià)/非共價(jià)交聯(lián)平衡，從而獲得最優(yōu)的拉伸強(qiáng)度和韌性。使用該水凝膠作為應(yīng)變傳感器時(shí)，超支化交聯(lián)劑還賦予其比線(xiàn)形交聯(lián)劑交聯(lián)的水凝膠更高的靈敏度。
文章信息：Yu Jiang#,* , Dezhi Zhan#, Meng Zhang, Ying Zhu, Huiqing Zhong, Yangfei Wu, Qinwen Tan, Xinhua Dong, Daohong Zhang*, Nikos Hadjichristidis. Strong and Ultra-tough Ionic Hydrogel Based on Hyperbranched Macro-cross-linker: Influence of Topological Structure on Properties. Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI:10.1002/anie.202310832.
原文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202310832.
作者：姜宇 責(zé)編：錢(qián)紅亮 審核：祁帆 發(fā)布：艾麗菲拉 發(fā)布時(shí)間：2023-09-05
