近日，我院超支化聚合物團隊張道洪教授聯合中國科學技術大學張宏俊教授、澳大利亞墨爾本大學苗孟河教授等在亞納米維度揭示超支化環氧樹脂增強增韌機理方面取得新的研究進展，研究成果以“Ultra-Strong and High-Tough Thermoset Epoxy Resins from Hyperbranched Topological Structure and Subnanoscaled Free Volume”為題發表于國際頂級期刊《Advanced Materials》（IF=29.4）。學院碩士研究生劉欣為論文第一作者，張道洪教授、張宏俊教授和苗孟河教授為論文的共同通訊作者，中南民族大學為論文的第一通訊單位。
圖1. Bn/DGEBA共聚物的增強增韌機制
環氧樹脂具有優異的耐腐蝕性能、機械性能和工藝性能等特點，被廣泛應用于航空航天、風電等領域。然而環氧樹脂的發展依然面臨著強度和韌性的矛盾、固化產物難以降解和循環利用等難題，限制了其進一步的廣泛應用。為此，張道洪教授團隊將超支化拓撲結構引入環氧樹脂中，先后在超支化環氧樹脂的構筑與結構調控（Angew Chem, 2022, 61, e202211713; 2021, 60, 331；Chem Eng J: 2018, 334, 1371; 2020, 387,124071）、環氧樹脂的高效增強與增韌（Macromolecules, 2022, 55, 595; Chem Eng J: 2023, 465, 142998; 2023, 471, 144329; Prog Mater Sci 2022, 130, 100977）、以及環氧樹脂高效降解與回收(Nat Sustain, 2020, 3, 29; ACS Macro Lett, 2021, 10, 1113; Macromolecules, 2023, 56, 5290)等方面取得了系列成果。然而，如何通過調節超支化分子的拓撲結構進一步高效調控環氧樹脂的微觀缺陷，從自由體積尺寸與分布角度來理解和揭示協同增強增韌機理依然是一個巨大的挑戰。
本工作中，作者利用點擊化學技術將酰亞胺結構引入環氧樹脂中，制備了一系列拓撲結構可控的超支化聚酰亞胺環氧樹脂，該環氧樹脂能顯著同時提高通用環氧樹脂（DGEBA）的強度和韌性。通過正電子湮沒壽命譜學技術詳細研究并揭示了亞納米級自由體積尺寸與分布的降低和致密化機制，協同提升樹脂的強度和韌性。該研究為環氧樹脂的增強增韌機制提供了新的理解和認識，為高性能可降解環氧樹脂的設計開發提供了新的方法與途徑。
文章信息：Xin Liu, Huanghu Wu, Wei Xu, Yu Jiang, Junheng Zhang, Bangjiao Ye, Hongjun Zhang*, Sufang Chen, Menghe Miao*, Daohong Zhang*. Ultra-Strong and High-Tough Thermoset Epoxy Resins from Hyperbranched Topological Structure and Subnanoscaled Free Volume. Advanced Materials, 2023, DOI: 10.1002/adma.202308434.
鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202308434.
作者：姜宇 責編：張道洪 審核:祁帆 發布：顏俊琨 發布時間：2023-10-30
