章明秋教授团队在自修复材料研究方面取得进展

       聚合物材料的应用范围非常广泛，通过将不同种类聚合物共混的方式可以实现单一聚合物无法具有的性能，是聚合物材料开发与应用的重要方法。然而多数聚合物间无法实现热力学均匀的混合，往往自发出现相分离，无法达到理想的协同效果。为了克服由简单物理混合带来的缺点，研究人员开发了多种改善相容性的手段，其中互穿网络主要通过引入强迫相容性来抑制相分离。然而由于凝胶化过程的不可控性，现有的聚合物互穿网络均无法达到理想状态下的分子层次互穿，最终材料内部仍不可避免地出现微相分离结构。

       章明秋教授课题组利用自适应性网络拓扑结构重排的手段实现了两种不互溶聚合物单网络的均匀混合，制备了在分子尺度上均匀分布的聚合物互锁网络。首先在小分子模拟的基础上，选择了互不干扰的Diels-Alder键（DA键）和烷氧胺（C-ON键）作为研究对象，分别制备了单网络SN-DA和SN-CON。在共溶剂辅助下实现单网络的解离-混合与重建，得到了聚合物互锁网络。对材料相结构的研究结果显示，在观测尺度下（数纳米至宏观尺度）聚合物互锁网络中的相分离被有效抑制，实现了不相容聚合物的均匀混合。在力学性能方面，聚合物互锁网络与单网络相比表现出更加优秀的强度、韧性、耐撕裂线与耐疲劳性。通过激发材料内部的可逆共价键，聚合物可逆互锁网络表现出了优秀的自修复性。此外与传统共混体系不同的是，利用自适应性网络动态行为的差异，可以将聚合物互锁网络解锁得到回收单网络，回收单网络的化学结构与力学性能均与原始单网络接近。聚合物互锁网络的研究为不相容聚合物的均匀混合与新材料的开发提供了有效途径，固有的可逆性也为回收和调整界面相互作用提供了新的机遇。该工作发表在Materials Today, 2020, 33, 45-55。