近段时间以来，威尼斯官网化学与材料科学学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，8月29日，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，发表在化学领域国际顶级期刊《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed., 2023, doi: 10.1002/anie.202310832）。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，威尼斯官网为唯一通讯单位。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。本次发表的文章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。该项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。
据悉，张道洪教授领衔的超支化聚合物团队是校学术团队，入选了湖北省自然科学创新群体、国家民委创新团队和湖北省双创战略团队。团队主持超支化聚合物领域的国家自然科学基金项目10余项、省重大重点和企业委托项目30余项，获授权国际、国家发明专利70余件。实现超支化聚合物系列产品的产业化，与企业合作建成国内最大的年产千吨级超支化聚合物生产示范线，为国内200余所高校和科研院所提供超支化聚合物研究类产品，为国内外工程塑料加工企业供应高性能的节能加工助剂和关键技术。获中国石油和化学工业联合会科学技术发明奖一等奖2项、湖北省科学技术发明奖一等奖1项。近几年，团队在超支化聚合物合成与结构调控和超支化环氧树脂及其复合材料的循环利用等领域获得了一些成果，促进了相关领域的快速健康发展。
2024-07-22