新国大林志群、梨花女大Dong Ha Kim、湘大刘益江、复旦彭娟最新Angew综述：环境友好型双交联高分子网络

近年来，基于动态共价键或非共价键进行交联的环境友好型高分子网络因具有良好的降解能力、重复加工型和自修复性能而收到了许多关注。然而他们的实际应用极大地受限于较差的机械性能。在此基础上发展而来的环境友好型双交联高分子网络（EF-DCPN），因其独特的动态双交联机制，在保持动态单网络的优势的同时，极大地提高了材料的机械性能，进而大幅增强了材料的实用性。因此，EF-DCPN已成为高分子网络领域的一个新兴且发展快速的热门研究方向。鉴于此，新加坡国立大学林志群教授联手梨花女大Dong Ha Kim教授、湘潭大学刘益江教授和复旦大学彭娟教授在Angew. Chem. Int. Ed 期刊上发表了以 “Recent Advances in Environmentally Friendly Dual-crosslinking Polymer Networks”为题的综述文章（图一），就环境友好型双交联高分子网络的近期研究进展进行了总结和展望。

图 一 环境友好型双交联高分子网络交联机理、物理性质及功能应用概述

作者首先总结了EF-DCPN的制备原理，并基于动态交联的机理进行了分类。具体可包含亚胺键交联、二硫键交联、酯键交联、氢键交联、配位交联、和其他尚未被广泛应用于EF-DCPN研究的交联机制（如肽-肽结合和动态碳碳双键）。（图二-四）

图 二 基于亚酰胺键和氢键的EF-DCPN

图 三 基于二硫键和氢键的EF-DCPN

图 四 基于硼酸酯键和金属配位键的EF-DCPN

其次，作者介绍了EF-DCPN独特的机械、热学和电学性能。值得注意的是，这些应能都依赖于EF-DCPN的结构设计，包括高分子链的种类、交联机理、交联密度等。在机械性能方面，区别于传统的单一交联网络，EF-DCPN可以兼顾材料的可靠性和动态性能，具体反应在他们能够同时具有良好的强度和韧性，并保持高效的修复能力。在热学性能方面，EF-DCPN展示出了可在温和条件下实现的重复加工性和修复性能以及可由网络结构调控的相转变温度。相转变温度决定了高分子网络在不同温度和应用场景下的物理性质。在电学性能方面，作者着重介绍了含有离子和基于聚深共熔溶剂的EF-DCPN的导离子性能。

接下来，作者介绍了现阶段EF-DCPN的主要应用场景。EF-DCPN因为其独特且多变的物理性能、可降解性和生物相容性，作为柔性基底、电极和传感材料被广泛应用于新一代可穿戴和可降解柔性电子器件中。同时，基于EF-DCPN的水凝胶也被成功应用于与包括药物与细胞的释放和递送以及伤口愈合在内的多个生物相关领域。

最后，作者展望了环境友好型双交联高分子网络的发展路线和趋势。一方面，研究者需要进行更多基础研究来深入了解EF-DCPN复杂的化学组成和网络结构与其性能之间的关系，并借助不断发展的先进聚合方法实现EF-DCPN的精确制备。同时，通过设计和合成主链可降解的高分子来实现全可降解EF-DCPN也是至关重要的发展方向。另一方面，受限于材料的种类以及制备的难度，EF-DCPN当前的应用仍很局限。因此如何通过使用先进聚合物进一步扩展EF-DCPN材料的种类并将其应用于更多新兴和快速发展的领域也是研究人员应当继续开拓的发展道路。

该论文共同第一作者为新加坡国立大学博士后研究员章明玥博士和Minju Kim博士以及佐治亚理工学院博士生Woosung Choi。

来源：高分子科学前沿

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