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華南理工大學張維教授團隊 Macromolecules：利用相分離輔助的超分子聚合技術制備金屬-有機多面體柔性膜

2025-01-17 來源：高分子科技

超分子聚合物（SPs）是由單體單元通過動態和定向的次級相互作用連接而成的聚合物陣列。這些超分子聚合物表現出獨特的性質，不僅源于單體之間的動態鍵，還源于單體所帶來的固有性質和功能。傳統上，一維纖維狀超分子聚合物是通過基于小分子的雙齒單體構建的，利用它們之間的定向非共價相互作用，包括氫鍵、π-π堆積、庫侖或離子相互作用、金屬配位、鹵素鍵、硫屬元素鍵、疏水/親水相互作用和主客體相互作用。將尺寸更大、結構復雜的結構單元作為超分子聚合的單體能進一步豐富超分子聚合物的功能，然而將它們組裝成結構明確的1-D超分子聚合物仍然具有相當大的挑戰性。

近期，華南理工大學前沿軟物質學院的張維教授團隊首次成功地制備了一種由金屬有機多面體(MOPs)作為單體制備的線型超分子聚合物。該超分子聚合物在室溫下可以壓力成膜，同時也表現出了一定的自修復性能。

圖1 基于MOPs的超分子聚合物薄膜制備

金屬有機多面體(MOPs)由于具有數量龐大的等反應活性位點（在該研究中有24個等反應活性的位點），因此通常情況下，嘗試聚合該單體會形成無規的三維網狀交聯結構。在該課題組的研究過程中，采用了嵌段聚合物包覆MOPs的方法，利用相分離作用來控制MOPs表面不同位置配體的反應性，從而使得MOP表面赤道位置的配體出現了受挫的構象（圖2）。這些形成受挫構象的配體更容易進行配體交換反應，從而有助于控制MOPs的超分子聚合。通過調控雙齒配體的大小，可以調控超分子聚合的程度，從而制備出長度為幾十納米到微米級的基于MOP的超分子聚合物（圖3）。這項工作為有效合成具有復雜單體的超分子聚合物提供了一種可行的方法，并在多孔材料柔性化應用的道路上做了相應的探索。該工作以“Fabrication of Metal-Organic Polyhedrons Soft Membrane utilizing Phase-Separation Assisted Supramolecular Polymerization”為題發表在《Macromolecules》上。

圖2 MOPs表面赤道位置形成受挫構象示意圖

圖3 不同長度的MOPs超分子聚合物形貌圖像

該工作是團隊近期關于多孔材料精確組裝及應用研究的最新進展。此前，該團隊已經利用嵌段共聚物的成熟相分離技術，將具有籠狀結構的MOPs在聚合物基質中排列成連續的納米片狀結構，并成功制備了基于MOPs的基質混膜，可用于氣體分離（Nano Research, 2023, 16(8): 11450-11454.）。在此基礎上，該團隊進一步拓展了MOPs的柔性超分子聚合物制備方法，同樣利用嵌段聚合物相分離技術，制備了可以自愈合的超分子薄膜。這項研究的成功，不僅為多孔材料的應用拓展了新的可能性，同時也為超分子聚合物的制備提供了新的思路和方法。

原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.macromol.4c01530

下載：Fabrication of Metal-Organic Polyhedrons Soft Membrane utilizing Phase-Separation Assisted Supramolecular Polymerization

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（責任編輯：xu）

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