摘要

超分子聚合物网络 是非共价交联的软材料，具有独特的机械特性，如自修 复、高韧性和拉伸性。以前的研究集中在使用快速解离交联优化这些特性（即，对于水性体系，解离速率常数 k d > 10 s -1 ）。

最近 ， 剑桥大学科研人员 描述了具有缓慢、可调解离动力学 ( k d < 1 s − 1 ) 的非共价交联剂，其能够实现对超分子聚合物网络的高压缩性。由此产生的玻璃状超分子网络具有高达 100 MPa 的抗压强度，即使在 12 次压缩和松弛循环中以 93% 的应变压缩时也不会断裂。 值得注意的是，这些网络显示出快速的室温自我恢复（< 120 s） ，这可能有助于高性能软材料的设计。通过结构控制延缓非共价交联的解离动力学能够获得此类玻璃状超分子材料，在软机器人、组织工程和可穿戴生物电子学等应用中具有广阔的前景。

主图导读

图 1：玻璃状 SPN 的设计。

图 2：慢解离非共价交联的热力学和动力学特性。

图 3：玻璃状 SPN 的流变特性。

图 4：评估玻璃状 SPN 的压缩性能。

图 5：玻璃状 SPN 的快速自恢复演示及其应用。

总结

团队已经成功地引入了一种通用策略，将慢解离的非共价交联剂用于制造玻璃状 SPN。 由于这些动力学稳定的交联，所得网络具有极高的可压缩性，表现出高达 1.0 GPa 的超高强度，并且在 93% 应变下未观察到断裂。由于慢解离的超分子相互作用可以作为牺牲键和准永久交联，这些材料还表现出在多个循环中的快速室温自我恢复 。 该 方法强调了如何通过合理的分子设计来控制 SPN 内的交联动力学，从而获得前所未有的、可调节的散装材料特性。报告了适用于类橡胶和类玻璃网络的通用标度定律 (λ = A k d -b )，它完成了 SPN 动态力学的整体图景。这项工作提供了一个通用平台，可以在高度可压缩的软材料的设计和构建中利用慢离解交联，为包括人造肌肉、组织工程、软机器人和可穿戴生物电子学在内的无数应用提供广阔前景。

相关论文以题为 Highly compressible glass-like supramolecular polymer networks 发表在《 Nature Materials 》上。 第一作者 是 剑桥大学 黄泽寰博士 。 通讯作者 是 剑桥大学 Oren A. Scherman 教授 。

参考文献 ：

doi.org/10.1038/s41563-021-01124-x