设计合成机械性能可以适应外界刺激的聚合物材料是延长其使用寿命和提高安全性的关键手段，然而，现有的机械自适应聚合物面临着诸如承载能力不足、难以实现可逆变化、高成本和缺乏多重响应性等限制问题。为解决该问题，近日，南京大学李承辉教授团队利用配合物的动态平衡特性构建了一系列具有双重刺激响应的机械自适应材料。
研究人员通过小分子动态实验研究证明了BPA-Fe和BPA-Co配合物的刺激响应解离行为，在此基础上，由两种配位作用交联的聚合物材料PBMBD-Fe及PBMBD-Co的机械性质不仅能适应温度的变化，还能适应速率的变化，其模量变化最高可跨越5个数量级。该材料在慢速挤压时表现出软弹的性质；而当快速撞击时，表现出硬脆的性质。此外，由于动态配位交联点和聚合物内部高分子链段滑移的协同作用，聚合物材料具有优异的能量耗散能力、阻尼性能以及室温自修复性能，其阻尼系数在1.0 Hz时分别为1.15和2.09，显著高于其他阻尼材料。因此，该材料在抗冲击、增韧领域具有潜在应用价值。基于材料的机械性能随温度升高模量急剧下降特征，PBMBD-Fe和PBMBD-Co还展现了可3D打印性能，为后续抗冲击防护材料的定制提供了有效支撑。
(a)动态配位作用的刺激响应解离行为；(b)配位交联聚合物的双重刺激响应机械自适应行为及其能量耗散和抗冲击能力。
论文信息
Mechanically Adaptive Polymers Constructed from Dynamic Coordination Equilibria
Dr. Zi-Han Zhao, Shi-Yi Chen, Dr. Pei-Chen Zhao, Wen-Lin Luo, Dr. Yan-Long Luo, Prof. Jing-Lin Zuo, Prof. Cheng-Hui Li
文章通讯作者为南京大学李承辉教授，第一作者为赵梓含博士。
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202400758
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