纳米人-从Nat. Mater./Nat. Chem.等14篇成果，看高分子材料未来发展趋势！

从Nat. Mater./Nat. Chem.等14篇成果，看高分子材料未来发展趋势！

纳米人纳米人 2020-04-08

今天，和大家一起分享关于高分子材料的14篇研究成果（含9篇Nature子刊，2篇Science子刊），希望对相关领域研究人员有所启发。

1. Nature Materials：亲水性微孔膜用于选择性离子分离和液流电池能量存储

具有快速和选择性离子传输的膜广泛用于水净化以及能量转换和存储设备，包括燃料电池，氧化还原液流电池和电化学反应器。然而，设计具有明确孔结构、具有成本效益、易于加工的离子导电膜仍然具有挑战。近日，帝国理工学院Qilei Song，爱丁堡大学Neil B. McKeown等多团队合作，报道了一种合成具有窄分子大小通道和亲水功能膜的新方法，实验表明，合成的膜能够快速传递盐离子，并且对小有机分子具有高的尺寸排阻选择性。

作者基于含有Tröger’s碱或amidoxime基团的固有微孔性聚合物合成了该膜材料，其具有精细控制的亚纳米孔结构，此外，亲水性官能团的引入和厚度控制在实现快速离子迁移和高分子选择性方面都起着重要作用。合成的膜材料能够使水相有机液流电池具有高能效和高容量保持能力，表明它们可用于各种与能源相关的设备和水净化工艺。

Rui Tan, Anqi Wang, NeilB. McKeown,* Qilei Song*, et al. Hydrophilic microporous membranes forselective ion separation and flow-battery energy storage. Nat. Mater., 2019

DOI:10.1038/s41563-019-0536-8

https://www.nature.com/articles/s41563-019-0536-8

2. 唐本忠等Nature Commun.：光响应高分子聚合物的简便合成！

通过简便有效的策略合成功能性聚合物，无论在学术界还是工业界，都具有重要意义。有鉴于此，唐本忠院士、Jacky W. Y. Lam等人发展了一种由C–H激活的多螺环化简单策略，实现了原位生成具有复杂结构的光敏螺旋聚合物。以二甲亚砜为溶剂，在120°C条件下，利用钯（II）催化游离萘和内二炔逐步进行多螺环化反应，而不受单体表观化学计量平衡的限制。

基于该方法，研究人员可以高达99%的高收率合成一系列具有多取代螺段和绝对分子量高达39,000的功能聚合物。考虑到这种螺线型聚合物可发生光致荧光变化，研究团队将其集成为具有开/关模式的荧光光学图案。利用它们的光响应折射率，最终成功地将聚合物薄膜应用于集成的硅光子技术中，并通过紫外线照射实现了微环谐振器的谐振波长的永久性改变。

Ting Han et al.Photoresponsive spiro-polymers generated in situ by C–H-activated polyspiroannulation. Nature Communications2019, 10,5483.

https://www.nature.com/articles/s41467-019-13308-w

3. Nature Commun.: 镍基催化剂用于催化合成高分子量聚烯烃

聚烯烃在农业、交通运输、医疗等领域具有巨大的应用需求，过渡金属催化的烯烃聚合一直是全球研究的热点。在半个多世纪的时间里，金属镍最初以“毒化剂”进入该领域出现的。Ziegler等人报道了著名的“镍效应”：在少量镍盐的存在下，使用烷基铝将乙烯转化为1-丁烯，这一发现标志着齐格勒催化剂研发的起点。从那以后，经过数十年的研究，镍催化剂的情况发生了巨大变化：当前，已经报道了许多具有生成高分子量聚烯烃的能力的Ni（II）基催化剂。金属镍因为比较强的亲电性因而容易被极性官能团所毒化，导致目前已知的能够高效共聚烯烃与极性单体的镍催化剂体系非常有限。最近，大量的研究工作集中在基于膦衍生的配体（V-VII）的镍催化剂的设计和开发上，因为它们具有通过共聚生成极性官能化聚烯烃的潜力。

有鉴于此，中国科学技术大学陈昶乐教授等人合作设计制备了一种结构非常简单的酮亚胺配体及相应的镍催化剂，可以用于超高分子量聚乙烯以及功能化聚烯烃材料的高效制备。

本文要点：

1）他们合成了一种简单但用途广泛的α-亚氨基酮镍催化剂，这种类型的催化剂不仅易于合成和改性，并且在乙烯聚合过程中具有热稳定性和高活性，而无需添加任何助催化剂。催化乙烯聚合时具有非常高的活性，接近10⁸g·mol^-1·h^-1，

2）尽管具有空间开放性质，但这些催化剂仍可以产生支化的超高分子量聚乙烯，并使乙烯与一系列极性共聚单体共聚。为了进一步证明该催化剂的多功能性，设计了一种双核配体，以利用金属-金属的协同作用，并引入了锚固部分，以促进均相镍催化剂的异质化。

3）负载型镍催化剂Ni-OH@SiO₂催化乙烯聚合可以制备超高分子量聚乙烯。而且， Ni-OH@SiO₂催化剂具有优异的热稳定性，可以在100℃下保持高活性超过两个小时。

总之，该催化剂具有许多优越的性能，例如易于合成，高热稳定性，高分子量聚合物的生成以及异质化和改性的简便性，在未来的研究中极具潜力。

Liang, T., Goudari, S.B.& Chen, C. A simple and versatile nickel platform for the generation ofbranched high molecular weight polyolefins. Nat Commun 11,372 (2020).

DOI:10.1038/s41467-019-14211-0

https://doi.org/10.1038/s41467-019-14211-0

4. Nature Reviews Chemistry：植物生物质&合成塑料的酶促降解

植物生物质是地球上丰富的可再生资源。微生物通过复杂的酶促反应从植物体中捕捉能量，所使用的酶能高效地降解天然高分子。有趣的是，微生物已经进化出酶促分解人造塑料高分子的能力。最近，湖北大学Rey-Ting Guo和Lixin Ma等人综述了非淀粉植物生物质和六大类合成塑料的微生物酶促降解机理。

本文要点：

1）分以下内容概括了酶促降解植物生物质和合成塑料的研究进展：非多糖植物生物质（角质、天然橡胶、硫化橡胶、木质素）；非淀粉多糖类植物生物质（糖苷酶转化和保留、果胶分解、裂解多糖单加氧酶）；合成高分子的酶促降解（C-C键断裂、水解反应键断裂）。

2）综述重点突出了有利于底物识别的酶结构特点，另外也总结了高分子生物降解的催化机理。

作者认为，若要发挥酶在合成塑料降解中的潜力，对其进一步理解是至关重要的。

Chun-Chi Chen, et al.Enzymatic degradation of plant biomass and synthetic polymers. Nature ReviewsChemistry, 2020.

DOI:10.1038/s41570-020-0163-6

https://www.nature.com/articles/s41570-020-0163-6

5. Nat. Rev.Chem.：通过立体化学增强聚合物性能

立体化学对分子功能的重要性已得到普遍的理解。然而，迄今为止，通过对立体化学的控制增强聚合物性能尚未完全实现。近日，伯明翰大学Andrew P. Dove团队综述了近年来高分子立体化学在影响和控制聚合物物理和力学性能以及控制其功能方面的研究进展。作者简要概述了这些聚合物材料的合成方法，重点介绍了立体化学对力学性能、生物降解和电导率的影响。此外，还讨论了立体取向明确的聚合物在不对称拆分及用作载体在不对称催化中的应用进展。最后，总结了具有丰富的立体化学结构、来源可持续的单体可能给这一领域带来的机会。

Joshua C. Worch, AndrewP. Dove*, et al. Stereochemical enhancement of polymer properties. Nat. Rev. Chem., 2019

DOI:10.1038/s41570-019-0117-z

https://www.nature.com/articles/s41570-019-0117-z#Abs1

6. Nature Commun.：高温增强碳纳米管干胶粘附性！

粘结剂是日常生活中必不可少的化学品，主要包括低温和室温下（汽车制造、极地等领域）使用的高分子粘结剂和高温下（太阳能面板、航空航天等领域）使用的陶瓷或者金属粘结剂。这些传统粘结剂的粘附力一般会随着温度升高而降低，这是因为热量会引起界面成键断裂，黏弹性降低或者结构分解。尤其是剧烈温度变化，往往会导致粘结剂失效。因此，开发新型高温粘结剂以及能经受温度变化的粘结剂是非常有必要的！

有鉴于此，Xu等人报道了一种违反常理的碳纳米管干粘结剂，高温可增强粘附性，并能经受大范围温度转变。

本文要点：

1) 研究人员利用等离子体对垂直排列的双壁碳纳米管束进行处理，使顶部产生节点束。顶部节点很容易渗入粗糙表面，特别是温度较高的情况下。研究人员称之为“纳米-互锁”（nano-interlock）机理。

2）研究人员发现，在-196-1000℃温度区间内，温度升高最佳条件下会使粘附强度增强6倍，达到143 N cm^-2（4 X 4 mm），并在多次大范围温度转变过程中保持其粘附性。将这种特殊的CNT应用于导电双面胶时，不同于常规的粘附行为赋予其温度增强的热学和电学性能。

总之，这项研究工作为开发具有新性能的CNT干粘结剂起到了很好的借鉴的作用！

Ming Xu, Liming Dai et al.Carbon nanotube dry adhesives with temperature-enhanced adhesion over a largetemperature range. Nature Communications 2016, 7, 13450.

DOI：10.1038/ncomms13450

https://www.nature.com/articles/ncomms13450

7. Nature Materials：心肌片电子器件实现在线监测与药物递送！

心肌细胞的不可完全再生性引发的心肌梗塞等心脏损伤和疾病，使得心肌片领域迅速发展。一般来说，心肌片都是将心肌细胞和3D的生物材料结合，用于心脏修复和药物测试。心肌细胞的天然属性：受到电学刺激就会发生收缩，使得其在电学传感领域颇受重视。

在心肌片植入之后，要想保证细胞仍然存活，必须在脚手架内部进行适当的药物控制释放，使血管向内生长，从而避免严重的炎症。然而，之前的研究都无法实现体内在线监测。

有鉴于此，Dvir等人报道了一种可再生的心肌片，由心肌细胞和独立的柔性电极、3D 纳米复合脚手架集成。这种心肌片可以实现细胞电学行为的实时监测，并按需提供电学刺激，保障心肌细胞的同步收缩。同时，研究人员将含有生物因素的电活性的高分子材料沉积在所涉及的电极表面，用于药物控制释放，以满足心肌片微环境中的实时需求。总之，这种复合集成的心肌片将有望最终实现对心肌功能的控制治疗！

图1. 心肌片制造示意图。

1. Ron Feiner, TalDvir et al. Engineered hybrid cardiac patches with multifunctional electronicsfor online monitoring and regulation of tissue function. Nature Materials,2016, 15, 679–685.

https://www.nature.com/articles/nmat4590

2. Milica Radisic. Tissue engineering: Signals fromwithin. Nature Materials, 2016, 15, 596–597.

8. Nature Nanotech.：通过表面引发原子转移自由基聚合制备易加工的金属纳米液滴

共晶镓铟(EGaIn)是一种在室温下呈液态的金属合金。EGaIn微滴可与弹性体结合，制备出具有高拉伸性、机械鲁棒性、高热稳定性和电导率的柔性多功能复合材料，从而应用于软体机器人和自愈电子产品。然而，目前的制备方法依赖于机械搅拌，这可能导致形成形状不规则的微米级液滴，并使其性质呈各向异性分布。因此，如何提高亚微米级EGaIn液滴的稳定性，以及提高其在聚合物基体和溶剂中的相容性已经引起人们的极大关注。

有鉴于此，卡耐基梅隆大学Krzysztof Matyjaszewski、Carmel Majidi和Michael R. Bockstaller等人开发了利用高分子配体包封制备稳定EGaIn纳米液滴的方法。

本文要点：

1）实验采用表面引发的原子转移自由基聚合（SI-ATRP）引发剂，利用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲基丙烯酸正丁酯(PBMA)、聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(PDMAEMA)和聚丙烯酸丁酯-b-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物(PBA-b-PMMA)对EGaIn纳米液滴表面的氧化层进行共价功能化。这些纳米液滴在有机溶剂、水或聚合物基质中的稳定含量可达50%，可直接通过溶液浇铸法制成柔性杂化材料。

2）通过酸处理可从分散液中回收液态金属。所制备的纳米液滴具有良好的力学性能、热性能和光学性能，并具有显著降低的结晶和熔融温度(从15℃降到- 80℃)。

图1. 表面引发原子转移自由基聚合（SI-ATRP）制备金属纳米液滴。

Jiajun Yan, Mohammad H.Malakooti, Zhao Lu, Zongyu Wang, Navid Kazem, Chengfeng Pan, Michael R.Bockstaller, Carmel Majidi & Krzysztof Matyjaszewski. Solution processableliquid metal nanodroplets by surface-initiated atom transfer radicalpolymerization. Nature Nanotechnology, 2019.

DOI:10.1038/s41565-019-0454-6

https://www.nature.com/articles/s41565-019-0454-6#article-info

9. Sci. Adv.: 环糊精聚合物网络负载亚纳米级金属颗粒用作高效低温催化剂

在多相催化领域中，具有合适配位结构和网络限域结构的载体材料对控制超细金属纳米粒子的合成具有重要意义。近日，阿卜杜拉国王科技大学的Klaus-ViktorPeinemann课题组在点击化学的基础上设计合成了β-环糊精聚合物网络(CPN)，具有交联度高，在水和有机溶剂中的稳定性好的优势，1,2,3-三氮唑键作为环糊精的连接单元和有效的锚定基团可以促进金属离子与NPs的结合，考虑到CPN的约束网络结构及其强大的配位基团，以其为载体，在温和的条件下通过湿化学法设计制备了一系列超细贵金属钯(Pd)，银(Ag)，铂(Pt)，金(Au)，铑(Rh)纳米颗粒，金属配位位点和网络结构的存在是超细金属纳米粒子成功合成和稳定的关键。

所制备的CPN负载钯纳米粒子是一种非均相催化剂，在温和条件下对硝基化合物的加氢和Suzuki-Miyaura偶联反应具有优异的催化性能，CPN载体与金属纳米颗粒协同工作，具有较高的催化活性和选择性，而且还具有较高的稳定性，并且易于回收利用，对环境和工业应用具有重要意义。该工作有利于激发对新型工程纳米复合材料的进一步研究，在催化、生物医学、光学等许多领域具有巨大的潜在应用。

Tiefan Huang, GuanSheng,Priyanka Manchanda, Abdul H. Emwas, Zhiping Lai, Suzana Pereira NunesandKlaus-Viktor Peinemann. Cyclodextrin polymer networks decoratedwithsubnanometer metal nanoparticles for high-performancelow-temperaturecatalysis. Science Advances, 2019.

DOI:10.1126/sciadv.aax6976

http://doi.org/10.1126/sciadv.aax6976

10. Sci. Adv.：特异性离子效应操控贵金属气凝胶

贵金属体系的溶胶-凝胶过程与碳材料、二维材料、高分子等体系迥然不同。由于对这一过程机理缺乏深入理解，NMAs的合成与组成/结构调控受到很大限制，从而抑制了其发展。如何避免漫长的合成过程（数天到数周）、去除昂贵复杂的浓缩步骤（超滤离心）、揭示溶胶-凝胶过程机理、实现凝胶参数的大范围调控，是NMAs合成过程面临的重要问题。

有鉴于此，德累斯顿工业大学Alexander Eychmüller团队联合温州大学Yue Hu团队通过特异性离子效应，简易、快速地制备出成分(Au、Ag、Pd和Pt)、尺寸(3.1到142.0 nm)可控，具有特殊形貌的单金属/合金气凝胶。

本文要点 ：

1）以氟化胺（NH₄F）作为引发剂，诱导金纳米粒子（Au NPs）成胶为例，凝胶时间仅为数小时，前体金属盐浓度可低至0.02 mM（比文献值低1~3个数量级）。通过受力分析，以及时间演化的紫外、动态光散射（DLS）、光学、透射表征，从宏观层面揭示了凝胶形成原理：盐析作用下纳米粒子形成初级聚集体→初级聚集体生长并沉降→聚集体在容器底部达到临界浓度而形成凝胶。

2）本文以Hofmeister序列为基础设计实验，研究了24种盐类对诱导Au NPs（柠檬酸钠作配体）凝胶的影响。通过对凝胶体系的稳定性（Zeta电位）、聚集体尺寸（DLS）、凝胶特征尺寸（TEM）、离子-配体相互作用（DFT计算）等进行分析，提出了微观层面的溶胶-凝胶过程图像：纳米粒子在盐析作用下聚集→负电配体被盐类阳离子脱除→纳米粒子在静电排斥、范德华力吸引的共同作用下呈各向异性融合→凝胶网络形成。特异性离子效应同时体现在对纳米粒子的盐析作用以及对配体的脱除。

3）实现了对NMAs特征尺寸、组成、元素空间分布等多方面调控。调节盐（引发剂）的种类（或采用双盐体系）、贵金属种类，实现了凝胶特征尺寸的大范围调控（3.1-142.0 nm）；化学组成可为Au、Ag、Pd、Pt、及多种二元/三元合金；实现了密度（44.0-212.8 mg cm^-3）、比表面积（2.5-122.7 m² g^-1）、孔容（0.013-9.704cm³ g^-1）、力学性质的调控；实现了均匀、非均匀、核壳（二元/三元）等多种元素空间分布形式。

4）研究发现了NMAs的一些有趣性质与应用方向。（1）贵金属多具有很强的可塑性（延展性），仅通过手工施压，即可将NMAs压缩98%以上，并且使其恢复体相金属的光泽（压缩后致密化，引发镜面反射）。（2）可将不同组成、催化活性的NMAs压制为一体，定制其自驱动行为（随机行走、旋转等）。（3）Au-Pd，Au-Pd-Pt气凝胶具有优异的电催化乙醇氧化性质。

综上所述，本文提出了一种基于特异性离子效应的凝胶化策略，可以在室温下快速、可调地制备贵金属气凝胶，并首次完整揭示了贵金属体系溶胶-凝胶过程的可能物理图像。

图1. NMAs的合成过程，模型，以及相关表征。

Ran Du, Yue Hu, RenéHübner, Jan-Ole Joswig, Xuelin Fan, KristianSchneider and AlexanderEychmüller. Specific ion effectsdirected noble metal aerogels: Versatile manipulation for electrocatalysis andbeyond. Science Advances, 2019.

DOI:10.1126/sciadv.aaw4590

https://advances.sciencemag.org/content/5/5/eaaw4590

11. Macromolecules：氢键让生物基高分子材料变的更强

生物基高分子材料不依赖于化石原料，具有良好的可再生性而受到研究者和企业的广泛关注。但是高高在上的成本以及和成本不匹配的性能给生物基高分子材料打上了“低性价比”的标签，难以和市面上其它高分子材料抗衡。如何让生物基高分子材料走进千家万户成了业界关心的头等大事。以便宜的植物油为原料合成生物基高分子材料，再辅以性能化手段成为解决生物基高分子材料“低性价比”的良方。

“良方”虽好，如何让性能化手段“助力”生物基高分子材料性能提升不是那么容易。这是因为来源于生物基的高分子材料往往有很多“臃肿”的或者很长的侧基，这就使得高分子链很难“纠缠”在一起。如何让这些生物基高分子“纠缠”在一起、“携手”提高材料力学性能成为需要解决的科学问题，研究者们也提出了一些方法：①采用超高分子量聚合物；②采用嵌段共聚物以缓解应力；③引入物理或者动态化学交联点，如超分子相互作用等。

基于上述考虑，唐传兵等人提出了一种简便但是很强大的超分子链缠结策略，利用氢键产生物理交联和缠结，从而显著提高了生物基高分子材料的力学性能。

本文要点：

1）他们在制备生物基高分子材料时利用含有羧基的化合物，如甲基丙烯酸、丙烯酸等，作为共聚单体同时也是质子供体，乙烯基吡啶为质子受体构筑氢键。

2）结果发现当聚合物中酸和吡啶单体浓度在2~5wt%，可以在很大范围内调控材料力学性能：断裂应力为1.1~15.0 MPa，断裂伸长率为112~433%，韧性4.6~15.5 MJ/m³。

Meghan E. Lamm, Chuanbing Tang, et al. TuningMechanical Properties of Biobased Polymers by Supramolecular ChainEntanglement, macromolecules, 2019.

DOI：10.1021/acs.macromol.9b01828.

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.macromol.9b01828

12. Macromolecules：单活性中心自由基聚合首次实现乙烯和极性单体嵌段共聚物可控合成

聚乙烯可以说是世界上应用最广泛的高分子材料之一。自由基聚合（FRP）以及配位/插入聚合方法（CIP）都可以用来合成聚乙烯。利用Ziegler-Natta或者Phillip催化剂通过CIP制备的聚乙烯可以实现可控合成，但是当用这种方法进行乙烯与极性单体，如醋酸乙烯酯（VAc）的共聚时，极性单体的含量往往低于5%。相反，FRP方法可以在很宽的范围内合成出乙烯与极性单体的共聚物，但是聚合条件苛刻，只能得到低密度聚乙烯。在温和条件下以自由基机理可控制备聚乙烯的方法（RDRP）仍然存在众多挑战。

为了可控的合成乙烯与极性单体的共聚物，多数研究者往往联合采用两种聚合方法：首先利用开环易位聚合或者阴离子聚合制备聚乙烯链段，通过在聚乙烯链末端进行功能化引入自由基引发剂，然后进行极性单体的聚合，这是因为乙烯与极性单体自由基聚合活性差异巨大造成的。这种联合制备方法显然过于繁琐，不利于聚乙烯的规模化生产。

如何通过一种自由基方法制备出结构可控的聚乙烯及其共聚物成为研究者争相努力的方向。人们发现，以三价钴为活性中心的有机金属调控自由基聚合（OMRP）很适合可控制备聚乙烯及其共聚物，比利时列日大学的Detrembleur课题组利用这种方法首次在40℃和50 bar的温和条件下合成了乙烯与VAc的共聚物。

Detrembleur课题组再接再厉，以两种不同的三价有机钴络合物为引发剂，BrCH₂-CoIII(acac)₂和oligo-VAc-CoIII(acac)₂合成了PE-b-PVAc和PVAc-b-PE嵌段共聚物，首次以单一引发剂合成出乙烯和醋酸乙烯酯的嵌段共聚物。

结果表明，所制备的嵌段共聚物分子量分布窄（多分散指数小于1.5），结晶度大于50%，显著高于商业低密度聚乙烯的结晶度，表现出良好的可控特征。这种方法为制备前所未有的乙烯基聚合物指明了道路。

Jérémy Demarteau,Christophe Detrembleur, et al. Functional Polyethylene (PE) and PE-BasedBlock Copolymers by Organometallic-Mediated Radical Polymerization,macromolecules, 2019.

DOI：10.1021/acs.macromol.9b01741..

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.macromol.9b01741

13. Macromolecules：导电聚合物-链段排好队，才能导好电

导电聚合物在电子和光学设备中有广泛应用，其制备方法和合成条件显著影响聚合物链段的取向、晶型，从而对导电聚合物电学性能产生重要影响。很多导电聚合物链段不是很“柔软”，链段Kuhn长度在一个纳米到几十个纳米范围内，这种不是很“柔软”的聚合物在一定条件下，比如温度、浓度和溶剂质量情况下，就会表现出一定的液晶相结构，在这种结构中链段被拉伸，形成了比较规整的“队形”。在导电聚合物中，大家都排成向列型液晶“队形”时，聚合物导电性能就会大幅度提高。

在导电聚合物中电荷的传输涉及到链段内和链段间的传输过程，聚合物链段电子结构、链段间的电子耦合强度都会影响这个过程，大家纷纷利用密度泛函理论、蒙特卡洛方法、Gauss disorder模型对这个过程进行模拟和预测。导电聚合物中的电荷传输涉及到多尺度过程，上述这些方法在应用过程中都遇到很大的挑战：有的模型只能用于无定型聚合物，有的只能用在小分子上，当大家都排好队，形成规整的向列型液晶队形时，这些方法就显得无能为力了。Marcus理论通过链段粗粒平均就可以很好的应用于多尺度导电聚合物的理论计算。

基于上述考虑，斯坦福大学Spakowitz课题组研究了向列型液晶相对导电聚合物电荷迁移率的影响，从分子水平提出液晶相提高材料导电性能的机制，阐明了调控链段取向改善材料导电性能的可行性，预测了液晶高分子材料电荷传输潜能。

Paul E. Rudnicki, Andrew J. Spakowitz, etal. Impact of Liquid-Crystalline Chain Alignment on Charge Transport inConducting Polymers, macromolecules, 2019.

DOI：10.1021/acs.macromol.9b01729.

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.macromol.9b01729

14. Nature Chemistry：基于二酮胺键的塑料循环再生

美国劳伦斯伯克利国家实验室BrettA. Helms教授带领的团队报道了关于可循环回收的热固性塑料的最新成果。研究团队通过二酮胺（diketoenamines）的共价连接，开发了一种可在材料的聚合物网络中重组的热固性材料。基于二酮胺键形成的动态交联网络，几乎是在无溶剂的原材料中自发形成的，原则上可用于制造许多类似材料。除此之外，二酮胺能够使塑料在节能工艺中再生原始单体实现再循环，用于制造与原始材料几乎相同的热固性塑料。

前人研究表明，含有酮胺的聚合物网络在酸中是稳定存在的，但Brett A. Helms团队意外发现，他们的二酮胺网络可以简单地通过用强酸处理来解聚，整个过程不到12小时就可以完成，并具有优异的单体产率，解聚时间受二酮胺网络中多余的C=O数量决定。

考虑到废弃塑料中往往含有大量添加剂，譬如玻璃纤维，着色剂或阻燃剂。进一步，研究团队研究了在添加剂存在的条件下塑料的解聚行为。研究发现，添加剂并没有污染所回收的单体。这表明解聚方法有望用于回收纤维增强塑料，这种复合材料的回收方法也是该领域的最大挑战之一。