【聚焦“双一流”】我校在高性能生物质材料领域研究取得新进展

近日，国际高水平期刊Advanced Functional Materials(中科院一区，IF =18.808)在线发表了我校生物质分子工程中心华赞副教授课题组题为 “Rational Design of Bioinspired Nucleobase-Containing Polymers as Tough Bioplastics and Ultra-Strong Adhesives”的研究论文。该研究将核酸碱基互补氢键相互作用，引入到长链烷烃聚合物中，开发出具有优异韧性和超强粘附性能的含核酸碱基聚合物材料(图1)。研究发现同时具有分子间和分子内特异性识别互补氢键的核碱基共聚物表现出优异的能量耗散、韧性和超强粘附性。核碱基独特的界面粘附性使该聚合物材料具有高达16.2 MPa的超高粘接强度。

图1. 高性能生物质聚合物的设计与合成

该工作以蓖麻油裂解得到的十一烯酸甲酯为原料，合成含核酸碱基侧的长链烷基单体，然后采用高效的巯基-烯点击聚合(图1)，并合理调控聚合物中互补碱基之间超分子氢键密度和位置，制备出含有分子间和分子内互补氢键的共聚高分子，韧性和杨氏模量分别高达73.8MJ/m3和234.2 MPa，与只含有一种核碱基聚合物相比大约增加了一倍。该共聚物不仅拥有优异的力学性能，还具有核碱基独特的粘附性。对于接触面积为1.0 cm2的两块钢板，剪切力高达1600 N，优于两种对照聚合物(图2)。将共聚物粘接在接触面积仅为1cm2的钢板间可轻松拉动1.3吨的小轿车，展现了超强粘结性能。

图2. 生物质基高性能胶粘剂的表征

林学与园林学院生物质分子工程中心硕士研究生田雨停和吴疆为论文的共同第一作者。华赞副教授为论文的通讯作者，汪钟凯教授和中国科学技术大学刘光明教授为论文的共同通讯作者，我校为第一通讯单位。该研究得到国家自然科学基金委和安徽省自然科学基金等项目的支持。该论文的相关研究成果同时也申请了国家发明专利。

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