基于超分子聚合策略制备优异透明材料

近日，中国农业科学院麻类研究所可降解材料开发与利用创新团队联合湖南大学、中南大学在《材料视野（Materials Horizons）》上发表研究论文，构建了一种基于共价作用制备而成的超分子聚合玻璃。作为一种新的透明材料，该玻璃具有优异的抗冲击性、阻燃性、透过率和机械性能。解决了目前超分子玻璃机械性能差的缺点，能够作为一种工程玻璃应用到农业、建筑业等领域。

目前，探索无机成分以外的玻璃是人造透明材料发展的新方向。各种超分子玻璃被发展，但是目前基于小分子构筑的超分子玻璃机械性能较差，在实际应用过程中存在缺陷。受聚合物和超分子玻璃的启发，科研人员将注意力转移到通过低分子量单体的聚合制备透明玻璃，这些单体是用非共价识别基序自然定制的。

在这项工作中，科研人员选择了一个带有乙烯基和四氟硼酸阴离子的咪唑鎓单元来构建人造玻璃。实验和理论研究表明，阴离子的交联行为有效地将线性聚合物链转化为三维网络。该玻璃具有优异的抗拉强度（61.31 MPa）、高杨氏模量（1.17 GPa）和良好的光学透明度（>90%），与聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）相当。此外，所获得的玻璃在较宽的温度范围（-150至150°C）内保持优异的机械性能和光学透明度。该材料还显示出优异的抗冲击性（18.34 kJ m-2）和阻燃性（V0级），这是其它超分子材料几乎无法实现的。本研究不仅报道了一种新的透明材料，其性能与PMMA和其他商用聚合物材料相当，而且成功地证明了非共价策略在构建具有优异机械性能和光学性能有机玻璃方面的优势。

该研究得到了中国农业科学院科技创新工程、国家麻类产业技术体系岗位项目、国家自然科学基金面上项目、湖南省湖湘青年科技创新计划项目、长沙市杰出创新青年项目等项目的资助。

                   超分子聚合物玻璃的性能

原文链接：

https://doi.org/10.1039/D4MH00750F