本網(wǎng)訊近日，國(guó)際高水平期刊Advanced Functional Materials（中科院一區(qū)，IF =18.808）在線(xiàn)發(fā)表了我校生物質(zhì)分子工程中心華贊副教授課題組題為 “Rational Design of Bioinspired Nucleobase-Containing Polymers as Tough Bioplastics and Ultra-Strong Adhesives”的研究論文。該研究將核酸堿基互補(bǔ)氫鍵相互作用，引入到長(zhǎng)鏈烷烴聚合物中，開(kāi)發(fā)出具有優(yōu)異韌性和超強(qiáng)粘附性能的含核酸堿基聚合物材料（圖1）。研究發(fā)現(xiàn)同時(shí)具有分子間和分子內(nèi)特異性識(shí)別互補(bǔ)氫鍵的核堿基共聚物表現(xiàn)出優(yōu)異的能量耗散、韌性和超強(qiáng)粘附性。核堿基獨(dú)特的界面粘附性使該聚合物材料具有高達(dá)16.2 MPa的超高粘接強(qiáng)度。
圖1. 高性能生物質(zhì)聚合物的設(shè)計(jì)與合成
該工作以蓖麻油裂解得到的十一烯酸甲酯為原料，合成含核酸堿基側(cè)的長(zhǎng)鏈烷基單體，然后采用高效的巰基-烯點(diǎn)擊聚合（圖1），并合理調(diào)控聚合物中互補(bǔ)堿基之間超分子氫鍵密度和位置，制備出含有分子間和分子內(nèi)互補(bǔ)氫鍵的共聚高分子，韌性和楊氏模量分別高達(dá)73.8MJ/m3和234.2 MPa，與只含有一種核堿基聚合物相比大約增加了一倍。該共聚物不僅擁有優(yōu)異的力學(xué)性能，還具有核堿基獨(dú)特的粘附性。對(duì)于接觸面積為1.0 cm2的兩塊鋼板，剪切力高達(dá)1600 N，優(yōu)于兩種對(duì)照聚合物(圖2)。將共聚物粘接在接觸面積僅為1cm2的鋼板間可輕松拉動(dòng)1.3噸的小轎車(chē)，展現(xiàn)了超強(qiáng)粘結(jié)性能。
圖2. 生物質(zhì)基高性能膠粘劑的表征
林學(xué)與園林學(xué)院生物質(zhì)分子工程中心碩士研究生田雨停和吳疆為論文的共同第一作者。華贊副教授為論文的通訊作者，汪鐘凱教授和中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)劉光明教授為論文的共同通訊作者，我校為第一通訊單位。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委和安徽省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。該論文的相關(guān)研究成果同時(shí)也申請(qǐng)了國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利。
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202112741
