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  近日，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)生物質(zhì)分子工程中心汪鐘凱教授和華贊副教授與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)劉光明教授合作，在Advanced Functional Materials上發(fā)表題為“合理設(shè)計(jì)仿生核酸堿基高分子基生物塑料和超強(qiáng)粘結(jié)劑”的研究論文。

  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）。該研究發(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。安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)生物質(zhì)分子工程中心研究生田雨停和吳疆為論文的共同第一作者。

圖1. 含堿基長(zhǎng)鏈聚合物的設(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，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(圖2)。

圖2. 含有互補(bǔ)堿基的柔性長(zhǎng)鏈聚合物的表征。

  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3)。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，展現(xiàn)了強(qiáng)粘結(jié)性能。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委的支持。

圖3. 仿生的含堿基聚合物的高性能膠粘劑的表征。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202112741

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