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  近年來石化資源短缺和環(huán)境污染問題備受關(guān)注。大力發(fā)展基于農(nóng)林生物質(zhì)資源的高分子新材料將有助于人們擺脫對(duì)石化資源的依賴、改善環(huán)境并實(shí)現(xiàn)低碳生活。與此同時(shí)，油脂基高分子及其功能性材料的開發(fā)是實(shí)現(xiàn)農(nóng)林生物質(zhì)資源高值化利用和發(fā)展可持續(xù)經(jīng)濟(jì)的重要途徑。該領(lǐng)域面臨的技術(shù)瓶頸在于關(guān)鍵單體獲得、高分子設(shè)計(jì)制備及其結(jié)構(gòu)性能調(diào)控。因此有必要發(fā)展高純度單體及其高分子量聚合物的合成新方法，闡明從植物油脂到高分子材料轉(zhuǎn)化過程中的關(guān)鍵科學(xué)問題，并開發(fā)功能性材料。

  近日，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)生物質(zhì)分工程中心汪鐘凱教授團(tuán)隊(duì)圍繞農(nóng)林生物質(zhì)資源的高值化利用這一主題，將蓖麻油轉(zhuǎn)化為具有超高強(qiáng)度的熒光彈性體，并且實(shí)現(xiàn)了對(duì)其結(jié)構(gòu)性能的簡(jiǎn)便調(diào)控。該工作利用蓖麻油衍生物十一烯酸甲酯與1,3-二氨基-2-異丙醇的高效反應(yīng)制備帶有酰胺基團(tuán)的雙烯單體（UDA）。UDA上的羥基可以通過酯化反應(yīng)制備帶丁基的雙烯單體（BUDA）。通過“巰基-烯烴”點(diǎn)擊聚合制備功能性聚酰胺，進(jìn)一步調(diào)節(jié)分子組成實(shí)現(xiàn)對(duì)功能性聚酰胺熱力學(xué)性能、結(jié)晶性能、超分子微結(jié)構(gòu)及機(jī)械性能的精確控制。再利用循環(huán)拉伸處理使其內(nèi)部納米晶體實(shí)現(xiàn)類似于蜘蛛絲的仿生取向結(jié)構(gòu)，最終獲得抗拉強(qiáng)度超過200兆帕的具有超高機(jī)械強(qiáng)度的彈性體。該成果為挑戰(zhàn)蜘蛛絲仿生材料這一世界性課題開辟了一條新的途徑。

圖1. 基于蓖麻油的超高強(qiáng)度的熒光彈性體的合成示意圖

  由于所制備功能聚酰胺分子中含有大量酰胺基團(tuán)、酯基及羥基，其超分子氫鍵的存在有效的限制了分子內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而展現(xiàn)出熒光。這種熒光效應(yīng)被歸結(jié)為聚集誘導(dǎo)發(fā)光效應(yīng)（Aggregation Induced Emission, AIE，圖2）。此外，本文還報(bào)道了通過引入金屬配超分子相互作用，進(jìn)一步增強(qiáng)彈性體機(jī)械強(qiáng)度。

圖2.超強(qiáng)彈性體的聚集誘導(dǎo)發(fā)光現(xiàn)象及其發(fā)光原理示意圖

  此項(xiàng)工作發(fā)表于《Nature Communications》,安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)博士生宋凌志為第一作者，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)汪鐘凱教授和美國(guó)南卡羅來納大學(xué)唐傳兵教授為通訊作者，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)生物質(zhì)分子工程中心為第一完成單位。本項(xiàng)目獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金、安徽省杰出青年學(xué)基金等項(xiàng)目的大力支持。

  原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-09218-6

  課題組主頁(yè)：http://m.jiyikeji.com/ss/wangzhongkai/index.html