近日，我院超支化聚合物团队张道洪教授联合中国科学技术大学张宏俊教授、澳大利亚墨尔本大学苗孟河教授等在亚纳米维度揭示超支化环氧树脂增强增韧机理方面取得新的研究进展，研究成果以“Ultra-Strong and High-Tough Thermoset Epoxy Resins from Hyperbranched Topological Structure and Subnanoscaled Free Volume”为题发表于国际顶级期刊《Advanced Materials》（IF=29.4）。学院硕士研究生刘欣为论文第一作者，张道洪教授、张宏俊教授和苗孟河教授为论文的共同通讯作者，中南民族大学为论文的第一通讯单位。
图1. Bn/DGEBA共聚物的增强增韧机制
环氧树脂具有优异的耐腐蚀性能、机械性能和工艺性能等特点，被广泛应用于航空航天、风电等领域。然而环氧树脂的发展依然面临着强度和韧性的矛盾、固化产物难以降解和循环利用等难题，限制了其进一步的广泛应用。为此，张道洪教授团队将超支化拓扑结构引入环氧树脂中，先后在超支化环氧树脂的构筑与结构调控（Angew Chem, 2022, 61, e202211713; 2021, 60, 331；Chem Eng J: 2018, 334, 1371; 2020, 387,124071）、环氧树脂的高效增强与增韧（Macromolecules, 2022, 55, 595; Chem Eng J: 2023, 465, 142998; 2023, 471, 144329; Prog Mater Sci 2022, 130, 100977）、以及环氧树脂高效降解与回收(Nat Sustain, 2020, 3, 29; ACS Macro Lett, 2021, 10, 1113; Macromolecules, 2023, 56, 5290)等方面取得了系列成果。然而，如何通过调节超支化分子的拓扑结构进一步高效调控环氧树脂的微观缺陷，从自由体积尺寸与分布角度来理解和揭示协同增强增韧机理依然是一个巨大的挑战。
本工作中，作者利用点击化学技术将酰亚胺结构引入环氧树脂中，制备了一系列拓扑结构可控的超支化聚酰亚胺环氧树脂，该环氧树脂能显著同时提高通用环氧树脂（DGEBA）的强度和韧性。通过正电子湮没寿命谱学技术详细研究并揭示了亚纳米级自由体积尺寸与分布的降低和致密化机制，协同提升树脂的强度和韧性。该研究为环氧树脂的增强增韧机制提供了新的理解和认识，为高性能可降解环氧树脂的设计开发提供了新的方法与途径。
文章信息：Xin Liu, Huanghu Wu, Wei Xu, Yu Jiang, Junheng Zhang, Bangjiao Ye, Hongjun Zhang*, Sufang Chen, Menghe Miao*, Daohong Zhang*. Ultra-Strong and High-Tough Thermoset Epoxy Resins from Hyperbranched Topological Structure and Subnanoscaled Free Volume. Advanced Materials, 2023, DOI: 10.1002/adma.202308434.
链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202308434.
作者：姜宇 责编：张道洪 审核:祁帆 发布：颜俊琨 发布时间：2023-10-30