近期，我校超支化聚合物团队在碳纤维增强环氧树脂复合材料领域取得重要进展。10月19日，成果以Hyperbranched Epoxy Topology Enables Covalent Interphases and Penetration-Locking Thermoset Networks为题，发表在国际化学领域公认的历史悠久、影响力高的期刊之一《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition，2026, e3897515）上，文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.3897515。化学与材料科学学院姜宇教授为论文第一作者，博士研究生马云可和硕士研究生吴黄虎为论文共同第一作者，张道洪教授和我校客座教授Nikos Hadjichristidis为共同通讯作者。
碳纤维增强环氧树脂复合材料（CFREs）轻质高强，广泛用于航空航天、风电叶片等领域，但传统环氧复合材料存在基体脆性大、纤维-基体界面性能不足、难以降解回收等问题。针对这些难题，团队提出基于酰亚胺基超支化聚合物平台的“拓扑工程”策略：在基体内部，超支化分子以紧凑准球形构象“渗透”进入线形环氧网络，形成“渗透-锁定”均相结构，降低自由体积、提升交联密度，增强基体强度与刚性；在纤维-基体界面，端巯基超支化分子通过硫醇-烯点击化学与碳纤维表面形成共价互穿层，提高界面黏附与应力传递效率。得益于此，复合材料力学性能显著提升并具有普适性，如T300碳纤维复合材料拉伸强度达740 MPa，T800纤维复合材料达1.1 GPa。
用于制备超强且可化学回收的CFREs 的超支化平台分子设计。化材学院供图
同时，该工作赋予复合材料闭环回收能力。超支化网络引入酰亚胺键和酯键等可化学切割位点，使复合材料在温和碱性醇解条件下可选择性解聚，回收碳纤维保持结构完整，降解低聚物可作为固化剂重新用于复合材料制备，实现“纤维-树脂”双组分闭环回收。
据悉，张道洪教授领衔的超支化聚合物团队入选湖北省自然科学创新群体、湖北省科技创新团队和国家民委创新团队，依托化学与材料科学学院、催化转化与能源材料化学教育部重点实验室和超支化聚合物合成与应用技术湖北省工程研究中心，长期从事超支化聚合物合成及应用研究。团队主持国家自然科学基金重点项目/面上/青年项目15项、省重大重点和企业委托项目30余项，获授权国际、中国发明专利80余件，在Nat Sustain、Nat Commun、Adv Mater、Angew Chem等期刊发表论文150余篇。部分成果获中国石油和化学工业联合会科学技术发明奖一等奖2项、湖北省科学技术发明奖一等奖2项。团队实现超支化聚合物系列产品产业化，建成国内规模最大的年产万吨级超支化聚合物生产示范线，为国内200余所高校和科研院所提供研究类产品，为600余家国内外工程塑料加工企业供应高性能节能加工助剂和关键技术。
2026-10-13