作为仿生冲击增韧聚合物动力学交联剂的束缚水

《Nature Communications》：Bound water as a kinetic crosslinker for bio-inspired impact-stiffening polymers

　　

摘要

开发可在多种化学体系中广泛应用的高性能抗冲击增强聚合物仍是一项重要挑战，因为现有的设计依赖于精心设计的分子结构。受到水中物质在生物体抗冲击能力中所起作用的启发，我们提出了一种可推广的仿生设计思路。通过将通常被视为限制材料性能的增塑剂——水，限制在富含质子的聚合物骨架中，使其形成特定的水网络结构，从而将其转变为一种具有活性且对反应速率敏感的交联剂。通过控制其解离动力学，可以在受到冲击时实现从柔软到坚硬的快速可逆转变。这一设计在基于聚硫辛酸的体系中得到了验证，该体系同时具备出色的能量吸收能力、自修复功能以及强大的粘附力。更重要的是，这种设计无需重新合成特殊的分子结构，可应用于多种不同的聚合物骨架中，从而确立了可编程水动力学作为开发适应性聚合物材料的通用原理。