国产精品igao视频网网址不卡日韩,亚洲综合在线电影,亚洲婷婷丁香,黄色在线网站噜噜噜

  高分子材料已滲透至現代生活的方方面面，但隨著科技發展，對其性能要求日益嚴苛。傳統共價聚合物（CPs）依靠共價鍵連接，強度高但缺乏動態響應性；而超分子聚合物（SPs）基于非共價相互作用（如主客體識別），具有自修復、自適應等智能動態特性，但機械強度往往不足。因此，如何有效結合兩者優勢，實現“強韌兼備、剛柔并濟”的協同材料，是該領域長期以來的核心挑戰。

  在宏觀織物中，不同類型的經緯線通過無數編織結點交織纏繞，形成一個兼具穩定結構與功能融合的整體。受此啟發，研究團隊設想：能否在分子層面設計一種特殊的“編織結點”，將剛性的共價聚合物鏈和動態的超分子聚合物鏈“編織”在一起？這一設計的巧妙之處在于，不對稱拓撲結點不僅起到連接作用，更可作為動態“編織結”。在外力作用下，金屬配位與主客體識別這兩種動態相互作用可發生可逆解離與重建，從而高效耗散能量，防止網絡整體失效。

  基于此，浙江大學黃飛鶴/李光鋒/肖丁團隊以聚氨酯為共價聚合物主鏈，基于苯并21-冠-7/二季銨鹽的主客體識別構建超分子聚合物鏈，通過鈀（II）與吡啶配體形成的非對稱拓撲節點，逐步誘導共價和超分子聚合物形成拓撲纏結的協同網絡（WCS）。此外，可逆的主客體相互作用可以作為整合額外聚合物的縫合點，將WCS轉變為能夠容納各種聚合物進行整合的多功能平臺，從而顯著增強其結構和性能的多樣性。

  2026年2月6日，相關研究成果以題為“Synergistic Covalent and Supramolecular Polymer Networks Enabled by Unsymmetrical Topological Nodes”的論文發表于《Journal of the American Chemical Society》上，黃飛鶴教授、李光鋒研究員、肖丁研究員為本文通訊作者，楊雪博士與麻省理工學院博士生郭哲汶共同為本文第一作者。本項目得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、浙江省自然科學基金和浙江省“尖兵”研發攻關計劃等的支持。

  作者首先合成了帶有三齒吡啶配體的聚氨酯共價聚合物（CP-1），隨后引入二價鈀形成預配合物（CP-2）。接著，加入帶有冠醚（B21C7）的單齒配體，通過金屬配位形成不對稱拓撲節點，將冠醚“錨定”在共價聚合物鏈上得到CP-3。隨后，引入帶有二季銨鹽（DAAS）的客體，通過冠醚與銨鹽之間主客體相互作用，驅動超分子聚合物鏈形成，并最終與已“錨定”的共價聚合物鏈拓撲纏結，構建出共價-超分子協同的聚合物網絡WCS（圖1）。

圖1. 通過拓撲纏結交聯的協同共價與超分子聚合物網絡（WCS）的示意圖。

  對含有不同拓撲節點含量的WCS網絡進行了機械性能測試。結果表明，隨著拓撲節點含量的增加，WCS網絡除楊氏模量外的多維機械性能呈現出先增加后減小的趨勢。其中，WCS-2表現出優異的綜合機械性能，拉伸率為1279%，最大應力為15.8 MPa，楊氏模量為27.5 MPa，韌性達到142 MJ/m3。通過比較發現，WCS-2的機械性能遠高于CP-1和CP-3。考慮到共價聚合物CP-1鏈的一致性，WCS-2的強度應歸因于共價與超分子聚合物之間的拓撲纏結協同作用，WCS-2的斷裂應變和韌性則歸因于主客體識別和金屬配位的雙重動態性（圖2）。

圖2. WCS網絡的機械性能。

  作者進一步研究發現，在外力作用下，由纏結實現的協同共價與超分子聚合物網絡的動態行為是影響力學性能的關鍵。不同應變速率下的拉伸測試表明，其力學行為與速率密切相關。連續循環測試顯示，能量耗散隨應變線性增長。低應變時阻尼性能最高，主要由主客體作用初步解離貢獻；當應變超過200%時，拓撲節點滑移與主客體識別解離共同提升網絡韌性與能量耗散能力。蠕變回復測試和應力松弛實驗進一步揭示了網絡的多重動態響應及其優異的熱機械穩定性，其網絡結構在高達120 °C時仍保持穩定（圖3）。

圖3. WCS-2中的力誘導拓撲纏結解離機制。

  利用纏結協同的優勢，作者在WCS的共價-超分子聚合物平臺中引入了第三條共價聚合物鏈，構建了拓撲纏結的共價-超分子-共價協同聚合物網絡（WCSC，圖4）。不同共價聚合物鏈的整合使得復雜多元網絡結構的設計變得靈活，從而滿足各種應用的多樣化需求。作者使用聚己內酯（PCL）、聚乙二醇（PEG）和環氧樹脂（EP）作為第三組分，制備了三個功能化的網絡。

圖4. WCSC網絡的構筑示意圖。

  WCSC網絡展現出組成依賴的力學性能。并且，調控環氧樹脂（EP）含量可實現剛性與韌性之間的平衡。基于此，作者將WCS-2引入環氧體系制成WCSC-EP粘合劑，其搭接剪切強度達18.2 MPa，脫附功提升至26.4 kN/m，實際可多次重復承載20 kg重物，展現出拓撲纏結網絡在協同增強與功能集成方面的應用潛力（圖5）。

  因此，這項研究不僅為構建協同共價與超分子聚合物提供了新穎的設計參考，更重要的是，它將拓撲驅動的聚合物網絡概念從單組分體系推進到多組分協同，讓人聯想到具有獨特經緯線的宏觀編織結構。相信這一進展將進一步激發拓撲纏結材料的結構設計與功能化研究，推動該領域從單純的結構模仿走向功能應用。

圖5. WCSC網絡的機械性能與粘接性能。

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c20730