空心结构在帮助有机生命体生理功能正常运转上起到必不可少的作用。目前构筑自演化空心聚合物的初始材料通常为水凝胶，其湿润、机械强度差等特性一定程度上阻碍了该类材料的实际应用。近日，我校化学与分子工程学院、费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心曲大辉教授课题组报道了一种以高机械性能的干网络聚硫氨酯热固性材料在碱性溶液中自演化为规整的空心结构新策略，该聚合物网络内交联结构的转化能够诱导聚合物薄膜形状发生改变，实现了微观结构调控促使宏观形状转变。最新研究成果以“Self-Evolution of High Mechanical Strength Dry-Network Polythiourethane Thermosets into Neat Macroscopic Hollow Structures”为题发表在Angew. Chem. Int. Ed. (2022, DOI: 10.1002/anie. 202117195)。

该聚合物材料由硫辛酸开环后的6，8-二巯基辛酸为原料与六亚甲基二异氰酸酯在碱催化条件下制备而成，聚合物网络内高密度的氢键赋予材料优异的机械性能，通过与铁离子的配位键的引入进一步强化网络，增强聚合物的机械性能。无配位键的干网络聚合物薄膜浸泡在氢氧化钠溶液中，分子内部分羧酸基团反应为可以形成离子键的羧酸钠。聚合物从初始的氢键交联网络逐渐转换为氢键和离子键两种交联形式共存的网络，交联形式的转换诱导聚合物形状从固态薄膜逐渐演化为规整的空心结构，演化后的聚合物仍拥有较强的机械性能。简单编辑初始的二维聚合物薄膜的形状并将其浸泡在碱溶液中，可以演化形成相应的三维中空模型。该工作提出的空心结构自演化的策略在软体机器人、刺激释放容器以及特殊组件连接器等新型智能材料领域有着潜在的应用前景。

该研究工作主要由我校化学院博士生周尚武在曲大辉教授的指导下完成。该研究工作还得到了国家自然科学基金、材料生物学与动态化学教育部前沿科学中心、上海市科技重大专项、上海科学技术委员会、费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心等资金支持。

原文链接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202117195