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  相較于依賴共價鍵交聯(lián)的傳統(tǒng)聚合物膠黏劑，基于非共價相互作用（如氫鍵、π-π堆積和主-客體識別）的超分子膠黏劑展現(xiàn)出獨特的可逆性和可調(diào)性優(yōu)勢。然而，其核心挑戰(zhàn)在于非共價鍵的固有弱性導(dǎo)致黏附強度不足。盡管通過構(gòu)建多組分體系可引入更多相互作用以增強黏附性能，可是其內(nèi)在組成的復(fù)雜性又模糊了構(gòu)效關(guān)系，限制了材料的按需設(shè)計與性能優(yōu)化。

圖1. （a）分子結(jié)構(gòu)式；（b）協(xié)同超分子-共價聚合策略實現(xiàn)顯著黏附性能的示意圖。

  近期，吉林大學(xué)超分子結(jié)構(gòu)與材料全國重點實驗室姜世梅教授團隊報道了一種新型三臂多功能分子 BTA-C7，旨在利用超分子與共價聚合的協(xié)同策略實現(xiàn)卓越的黏附性能。BTA-C7 具有中心的苯-1,3,5-三甲酰胺（BTA）核心，其上延伸出氰基二苯乙烯基團，每個基團末端均連接一個苯并冠醚大環(huán)。在常溫常壓下，BTA-C7通過分子間氫鍵、π-π和范德華力的協(xié)同作用自組裝形成超分子網(wǎng)絡(luò)，并展現(xiàn)出2.28 MPa的基準黏附強度。值得注意的是，依托高度有序的超分子網(wǎng)絡(luò)提供的限域效應(yīng)，在紫外光照射下，氰基二苯乙烯基團可通過[2+2]環(huán)加成反應(yīng)發(fā)生共價光交聯(lián)，此過程顯著增強了體系的黏附強度（30 kg·cm?2承載能力，5.18 MPa剪切強度）（圖1）。通過監(jiān)測光照過程中體系的組成及形貌演變，建立了宏觀性能與微觀分子排列之間的構(gòu)效關(guān)系（圖2）。與模型化合物 BTE-C7（酰胺單元被酯基取代）和BTA-O7（冠醚基團被二醇鏈取代）的對比研究揭示，酰胺與冠醚單元對于超分子網(wǎng)絡(luò)的形成和共價交聯(lián)的實現(xiàn)均不可或缺。

圖2.（a）黏附強度隨光照時間的變化。（b） BTA-C7膠黏劑在48小時紫外線照射后承受30 kg負載的照片。（c）不同光照時間的AFM圖像。

  該工作以“Single-Component High-Performance Adhesives Enabled by Synergistic Supramolecular and Covalent Polymerization” 為題發(fā)表在《Journal of the American Chemical Society》上（J. Am. Chem. Soc. 2025. DOI: 10.1021/jacs.5c06302）。文章第一作者是吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院博士研究生邵研。吉林大學(xué)姜世梅教授和意大利米蘭理工大學(xué)Massimo Cametti教授為共同通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金委的支持。

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c06302