近日，我院超支化聚合物團隊張道洪教授/姜宇副教授在基于超支化大分子交聯劑構建高強高韌水凝膠方面取得了重要研究進展，相關成果以“Strong and Ultra-tough Ionic Hydrogel Based on Hyperbranched Macro-cross-linker: Influence of Topological Structure on Properties”為題，發表在國際著名期刊《德國應用化學》（Angew. Chem. Int. Ed. 10.1002/anie.202310832），化材學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，論文完成過程中還得到了阿卜杜拉國王科技大學Nikos Hadjichristidis教授的指導和支持。
超支化聚合物作為一種高度支化拓撲結構的聚合物，因其優異的溶解性、低粘度和大量末端基團等優點而在藥物載體、結構材料等領域有著重要的應用前景。近年來，張道洪教授團隊在超支化聚合物拓撲結構精準調控（Angew. Chem., 2022, 61, e202211713; 2021, 60, 331；Chem. Eng. J: 2018, 334, 1371; 2020, 387,124071）、超支化環氧樹脂及復合材料（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利用（Macromolecules, 2023, 56, 5290; ACS Sustain. Chem. Eng., 2023, 11, 11077）等領域取得了一系列研究進展。
本文是該團隊在超支化聚合物材料領域的又一研究成果。針對水凝膠材料機械性能的固有缺陷，如強度較低和韌性較差等問題，該團隊將具有超支化拓撲結構的大分子交聯劑引入水凝膠中，發現超支化分子非纏結幾何形狀可增強柔性聚合物鏈的鏈段運動能力，豐富的端基則可以有效地提供足夠的交聯位點，從而賦予水凝膠優異的強度、拉伸性和韌性。本工作詳細探究了超支化拓撲結構對水凝膠機械性能的影響，研究發現與線形結構的大分子交聯劑相比，使用超支化大分子交聯劑可使水凝膠表現出優異的增強和增韌效果。通過調節超支化拓撲結構，可在較寬范圍內調控水凝膠的力學性能，其中適中的支化度和端基修飾度可賦予凝膠最優的共價/非共價交聯平衡，從而獲得最優的拉伸強度和韌性。使用該水凝膠作為應變傳感器時，超支化交聯劑還賦予其比線形交聯劑交聯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 責編：錢紅亮 審核：祁帆 發布：艾麗菲拉 發布時間：2023-09-05
