近段時間以來，我校化學與材料科學學院超支化聚合物團隊張道洪教授、姜宇副教授在基于超支化大分子交聯(lián)劑構建高強高韌水凝膠方面取得了重要研究進展，8月29日，相關成果以Strong and Ultra-tough Ionic Hydrogel Based on Hyperbranched Macro-cross-linker: Influence of Topological Structure on Properties為題，發(fā)表在化學領域國際頂級期刊《德國應用化學》（Angew. Chem. Int. Ed., 2023, doi: 10.1002/anie.202310832）。姜宇副教授為論文第一作者，碩士研究生占德志為共同第一作者，張道洪教授和姜宇副教授為通訊作者，我校為唯一通訊單位。論文完成過程中還得到了阿卜杜拉國王科技大學Nikos Hadjichristidis教授的指導和支持。

超支化聚合物作為一種高度支化拓撲結構的聚合物，因其優(yōu)異的溶解性、低粘度和大量末端基團等優(yōu)點而在藥物載體、結構材料等領域有著重要的應用前景。本次發(fā)表的文章是該團隊在超支化聚合物材料領域的又一研究成果。針對水凝膠材料機械性能的固有缺陷，如強度較低和韌性較差等問題，該團隊將具有超支化拓撲結構的大分子交聯(lián)劑引入水凝膠中，發(fā)現(xiàn)超支化分子非纏結幾何形狀可增強柔性聚合物鏈的鏈段運動能力，豐富的端基則可以有效地提供足夠的交聯(lián)位點，從而賦予水凝膠優(yōu)異的強度、拉伸性和韌性。該項工作詳細探究了超支化拓撲結構對水凝膠機械性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)與線形結構的大分子交聯(lián)劑相比，使用超支化大分子交聯(lián)劑可使水凝膠表現(xiàn)出優(yōu)異的增強和增韌效果。通過調節(jié)超支化拓撲結構，可在較寬范圍內調控水凝膠的力學性能，其中適中的支化度和端基修飾度可賦予凝膠最優(yōu)的共價/非共價交聯(lián)平衡，從而獲得最優(yōu)的拉伸強度和韌性。使用該水凝膠作為應變傳感器時，超支化交聯(lián)劑還賦予其比線形交聯(lián)劑交聯(lián)的水凝膠更高的靈敏度。

據(jù)悉，張道洪教授領銜的超支化聚合物團隊是校學術團隊，入選了湖北省自然科學創(chuàng)新群體、國家民委創(chuàng)新團隊和湖北省雙創(chuàng)戰(zhàn)略團隊。團隊主持超支化聚合物領域的國家自然科學基金項目10余項、省重大重點和企業(yè)委托項目30余項，獲授權國際、國家發(fā)明專利70余件。實現(xiàn)超支化聚合物系列產品的產業(yè)化，與企業(yè)合作建成國內最大的年產千噸級超支化聚合物生產示范線，為國內200余所高校和科研院所提供超支化聚合物研究類產品，為國內外工程塑料加工企業(yè)供應高性能的節(jié)能加工助劑和關鍵技術。獲中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會科學技術發(fā)明獎一等獎2項、湖北省科學技術發(fā)明獎一等獎1項。近幾年，團隊在超支化聚合物合成與結構調控和超支化環(huán)氧樹脂及其復合材料的循環(huán)利用等領域獲得了一些成果，促進了相關領域的快速健康發(fā)展。