近日，我院超支化聚合物团队张道洪教授/姜宇副教授在基于超支化大分子交联剂构建高强高韧水凝胶方面取得了重要研究进展，相关成果以“Strong and Ultra-tough Ionic Hydrogel Based on Hyperbranched Macro-cross-linker: Influence of Topological Structure on Properties”为题，发表在国际著名期刊《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed. 10.1002/anie.202310832），化材学院姜宇副教授为论文第一作者，硕士研究生占德志为共同第一作者，张道洪教授和姜宇副教授为通讯作者，论文完成过程中还得到了阿卜杜拉国王科技大学Nikos Hadjichristidis教授的指导和支持。
超支化聚合物作为一种高度支化拓扑结构的聚合物，因其优异的溶解性、低粘度和大量末端基团等优点而在药物载体、结构材料等领域有着重要的应用前景。近年来，张道洪教授团队在超支化聚合物拓扑结构精准调控（Angew. Chem., 2022, 61, e202211713; 2021, 60, 331；Chem. Eng. J: 2018, 334, 1371; 2020, 387,124071）、超支化环氧树脂及复合材料（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环利用（Macromolecules, 2023, 56, 5290; ACS Sustain. Chem. Eng., 2023, 11, 11077）等领域取得了一系列研究进展。
本文是该团队在超支化聚合物材料领域的又一研究成果。针对水凝胶材料机械性能的固有缺陷，如强度较低和韧性较差等问题，该团队将具有超支化拓扑结构的大分子交联剂引入水凝胶中，发现超支化分子非缠结几何形状可增强柔性聚合物链的链段运动能力，丰富的端基则可以有效地提供足够的交联位点，从而赋予水凝胶优异的强度、拉伸性和韧性。本工作详细探究了超支化拓扑结构对水凝胶机械性能的影响，研究发现与线形结构的大分子交联剂相比，使用超支化大分子交联剂可使水凝胶表现出优异的增强和增韧效果。通过调节超支化拓扑结构，可在较宽范围内调控水凝胶的力学性能，其中适中的支化度和端基修饰度可赋予凝胶最优的共价/非共价交联平衡，从而获得最优的拉伸强度和韧性。使用该水凝胶作为应变传感器时，超支化交联剂还赋予其比线形交联剂交联的水凝胶更高的灵敏度。
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.
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202310832.
作者：姜宇 责编：钱红亮 审核：祁帆 发布：艾丽菲拉 发布时间：2023-09-05
