张彦峰：开发一种新型廉价可回收利用自修复形状记忆高分子材料

fucaizhan

传统热固性树脂具有高度稳定的共价键交联结构，很难实现再加工利用，因而造成极大的环境污染。相反，具有动态重组性的可逆动态共价键能够赋予交联聚合物良好的可加工性、回收性和其他优异的性能，使其在航空航天、生物医学和建筑等领域拥有更大的应用潜力。

针对上述问题，西安交通大学张彦峰研究员与西北工业大学顾军渭教授团队，利用二胺与甲醛之间一步缩合反应制备了一种半缩胺醛动态共价网络（HDCN），该反应具有无需催化剂、反应快、100%原子利用率、原料易得且室温即可反应的特点。制备得到的热固树脂采用粉碎-热压的方法可以进行可塑加工，且成型的样品具有良好的形状记忆性能、自修复性能、可循环回收和耐溶剂性。其中，利用4,4’-二氨基二苯甲烷（MDA）与甲醛制备的HDCN具有较强的力学性能：其杨氏模量和拉伸强度分别为1.6GPa和60MPa；其形状回复率能够达93.5%，自修复后材料的力学性能能够恢复至修复前的95%以上。另外，通过向体系中引入不同含量的聚醚胺（PEDA）能够调节材料的力学性能同时改变加工条件。当PEDA的摩尔含量为胺总量的30%时，其杨氏模量和拉伸强度仍然能保持在0.8GPa和35MPa之上；并且，其形状恢复速率较纯MDA体系明显加快：30s内就可以完成形状的恢复，同时形状回复率仍能保持在95%。

上述成果以论文形式发表在《ACS大分子快报》（ACS Macro Letter）期刊，题目为《基于室温下甲醛与二胺间无催化剂、无溶剂的一步缩合反应制备的可调、可加工形状记忆材料》（Tunable and Processable Shape-memory Materials Based on Solvent-Free, Catalyst-free Polycondensation between Formaldehyde and Diamine at Room Temperature）。论文共同第一作者为西安交通大学理学院雷恒鑫和中国工程物理研究院王胜男，西安交通大学张彦峰研究员和西北工业大学顾军渭教授为共同通讯作者。

该研究工作得到了国家自然科学基金，西安交通大学“青年拔尖计划”和西安市科技局重点实验室建设项目资助。

论文链接：https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsmacrolett.9b00199

张彦峰，西安交通大学理学院特聘研究员。2005年本科毕业于中国科学技术大学高分子科学与工程系，随后保送硕博连读，在中国科学技术大学高分子科学与工程系刘世勇教授课题组攻读博士研究生，研究环境敏感性聚合物组装体和无机/聚合物杂化纳米材料的可控制备。 2010年获博士学位后加入美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校（UIUC）的Prof. Jianjun Cheng课题组从事博士后研究。2015年5月入职西安交通大学理学院应用化学系。集中研究在新型可降解性生物医用高分子的设计合成和基于新型可逆动态脲键的可重复利用的自修复材料的制备。近年来，在Nat. Commun., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Matter. J. Am. Chem. Soc., Macromolecules, ACS Macro Letter，Polym. Chem.，Chem. Mater.，Soft Matter，J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 和Macromol. Rapid Commun.等化学期刊共发表论文42篇，其中第一作者文章14篇，申请美国专利3项。截止2016年4月初所发表论文已被国内外同行评论引用1300多次，H因子为24。目前担任Scientific report, Biomaterials Science, Macromolecular Chemistry and Physics, RSC Advance, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, Journal of Membrane Science等多种期刊的特约审稿人。

顾军渭，教授、博导，西北工业大学翱翔青年学者，陕西省杰出青年科学基金获得者。2002、2006和2010年在西北工业大学分别获学士、硕士和博士学位。主要从事功能高分子复合材料和先进树脂基复合材料的结构/功能一体化设计、制备及加工研究。现任理学院应用化学系主任、无人系统技术研究院智能材料与结构研究所负责人；兼任国家重点研发计划项目咨询专家、中国复合材料学会青年工作委员会委员、中国塑协专家委员会委员、中国复合材料学会纳米复合材料专业委员会委员；欧洲塑料工程师学会会员、中国材料研究学会终身会员和中国复合材料学会会员等。担任Advanced Composites and Hybrid Materials期刊（Springer-Nature）副主编，Engineered Science 期刊执行主编。主持国家自然科学基金、军品配套项目、国防科技项目基金、陕西省杰出青年科学基金项目、高等学校博士点专项科研基金、航天科技创新基金和航空科学基金等国家级、省部级项目15项；重点实验室开放基金和其他课题15项。在Angew Chem Int Edit、J Mater Chem A和Compos Sci Technol等期刊发表SCI论文120篇，其中第一或通讯作者SCI论文66篇，SCI引用2800余次（入选第一/通讯作者ESI热点论文6篇、ESI高被引论文15篇；2018年SCI引用1100余次），H因子33；授权和受理国家发明专利27项；参编Wiley出版社专著1部。