上海交大唐山团队创新突破:极性并环环丁烷提升聚合物网络韧性与可降解性
上海交通大学变革性分子前沿科学中心唐山课题组在高分子材料领域取得重要突破,开发出一种兼具优异韧性与可按需降解特性的新型端连聚合物网络材料。该研究通过引入非断裂型环丁烷稠合四氢呋喃力敏团,成功实现材料在受力时的自我增强与可控降解,相关成果发表于《自然·通讯》(Nature Communications)。 随着交联聚合物在生物医学器械和柔性电子器件中的广泛应用,对兼具高强度、高韧性与可触发降解功能的智能材料需求日益迫切。传统策略多依赖可断裂力敏团,但其易提前活化,易引入缺陷,影响材料性能。唐山团队创新性地设计了一种非断裂型力敏团——环丁烷稠合四氢呋喃结构,该结构在受力时发生开环反应,不仅能释放被“隐藏”的链段长度以增强材料延展性,还能同时释放出酸敏感的烯基醚单元,显著提升材料在酸性环境下的降解速率。 实验表明,引入该力敏团的聚合物网络材料韧性提升三倍,撕裂能高达对照组的十倍,且保持了相近的弹性模量、交联密度和热机械稳定性。通过本体球磨活化处理后,材料在酸性条件下迅速降解,降解产物经核磁共振和质谱分析确认为烯基醚开环后的醛类物质,直接验证了力敏团的响应机制。 该研究突破了传统方法中“增强性能”与“实现降解”难以兼顾的难题,为智能高分子材料的设计提供了新范式。研究由上海交通大学2023级博士生李壮为第一作者,唐山副教授为通讯作者,获国家自然科学基金及中央高校基本科研业务费支持。课题组现面向2026年秋季招收“申请-考核”制博士生,欢迎高分子、有机合成等相关背景学生加入。
