近期，我校化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院超支化聚合物團(tuán)隊(duì)張道洪教授，聯(lián)合中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)張宏俊教授、澳大利亞墨爾本大學(xué)苗孟河教授等在亞納米維度揭示超支化環(huán)氧樹脂增強(qiáng)增韌機(jī)理方面取得新的研究進(jìn)展。10月28日，研究成果以Ultra-Strong and High-Tough Thermoset Epoxy Resins from Hyperbranched Topological Structure and Subnanoscaled Free Volume為題，發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)期刊Advanced Materials（IF=29.4）。化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)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共同通訊作者，我校為第一通訊單位。此次系我校師生首次在Advanced Materials發(fā)文。文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202308434。

Bn/DGEBA共聚物的增強(qiáng)增韌機(jī)制。   化材學(xué)院供圖

環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的耐腐蝕性能、機(jī)械性能和工藝性能等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空航天、風(fēng)電等領(lǐng)域。然而環(huán)氧樹脂的發(fā)展依然面臨著強(qiáng)度和韌性的矛盾、固化產(chǎn)物難以降解和循環(huán)利用等難題，限制了其進(jìn)一步的廣泛應(yīng)用。為此，張道洪教授團(tuán)隊(duì)將超支化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)引入環(huán)氧樹脂中，先后在超支化環(huán)氧樹脂的構(gòu)筑與結(jié)構(gòu)調(diào)控（Angew Chem, 2022, 61, e202211713; 2021, 60, 331；Chem Eng J: 2018, 334, 1371; 2020, 387,124071）、環(huán)氧樹脂的高效增強(qiáng)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(huán)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(guò)調(diào)節(jié)超支化分子的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)一步高效調(diào)控環(huán)氧樹脂的微觀缺陷，從自由體積尺寸與分布角度來(lái)理解和揭示協(xié)同增強(qiáng)增韌機(jī)理依然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

該項(xiàng)研究利用點(diǎn)擊化學(xué)技術(shù)將酰亞胺結(jié)構(gòu)引入環(huán)氧樹脂中，制備了一系列拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可控的超支化聚酰亞胺環(huán)氧樹脂，該環(huán)氧樹脂能顯著同時(shí)提高通用環(huán)氧樹脂（DGEBA）的強(qiáng)度和韌性。通過(guò)正電子湮沒(méi)壽命譜學(xué)技術(shù)詳細(xì)研究并揭示了亞納米級(jí)自由體積尺寸與分布的降低和致密化機(jī)制，協(xié)同提升樹脂的強(qiáng)度和韌性。該項(xiàng)研究為環(huán)氧樹脂的增強(qiáng)增韌機(jī)制提供了新的理解和認(rèn)識(shí)，為高性能可降解環(huán)氧樹脂的設(shè)計(jì)開發(fā)提供了新的方法與途徑。

張道洪教授系博士生導(dǎo)師，入選英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)會(huì)士。其領(lǐng)銜創(chuàng)建的超支化聚合物團(tuán)隊(duì)入選了湖北省自然科學(xué)創(chuàng)新群體/科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和國(guó)家民委創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，長(zhǎng)期從事超支化聚合物合成及應(yīng)用研究，在Nat Sustain、Adv Mater、Angew Chem等期刊發(fā)表論文150余篇，主持各類項(xiàng)目40余項(xiàng)，獲授權(quán)國(guó)際、國(guó)家發(fā)明專利70余件，多項(xiàng)成果實(shí)施轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化。