章明秋教授團隊在自修複材料研究方面取得進展

       聚合物材料的應用範圍非常廣泛，通過将不同種類聚合物共混的方式可以實現單一聚合物無法具有的性能，是聚合物材料開發與應用的重要方法。然而多數聚合物間無法實現熱力學均勻的混合，往往自發出現相分離，無法達到理想的協同效果。為了克服由簡單物理混合帶來的缺點，研究人員開發了多種改善相容性的手段，其中互穿網絡主要通過引入強迫相容性來抑制相分離。然而由于凝膠化過程的不可控性，現有的聚合物互穿網絡均無法達到理想狀态下的分子層次互穿，最終材料内部仍不可避免地出現微相分離結構。

       章明秋教授課題組利用自适應性網絡拓撲結構重排的手段實現了兩種不互溶聚合物單網絡的均勻混合，制備了在分子尺度上均勻分布的聚合物互鎖網絡。首先在小分子模拟的基礎上，選擇了互不幹擾的Diels-Alder鍵（DA鍵）和烷氧胺（C-ON鍵）作為研究對象，分别制備了單網絡SN-DA和SN-CON。在共溶劑輔助下實現單網絡的解離-混合與重建，得到了聚合物互鎖網絡。對材料相結構的研究結果顯示，在觀測尺度下（數納米至宏觀尺度）聚合物互鎖網絡中的相分離被有效抑制，實現了不相容聚合物的均勻混合。在力學性能方面，聚合物互鎖網絡與單網絡相比表現出更加優秀的強度、韌性、耐撕裂線與耐疲勞性。通過激發材料内部的可逆共價鍵，聚合物可逆互鎖網絡表現出了優秀的自修複性。此外與傳統共混體系不同的是，利用自适應性網絡動态行為的差異，可以将聚合物互鎖網絡解鎖得到回收單網絡，回收單網絡的化學結構與力學性能均與原始單網絡接近。聚合物互鎖網絡的研究為不相容聚合物的均勻混合與新材料的開發提供了有效途徑，固有的可逆性也為回收和調整界面相互作用提供了新的機遇。該工作發表在Materials Today, 2020, 33, 45-55。