传统合成聚合物材料一旦成型，其形态与功能往往被“锁死”。如何打破平衡态系统的限制，让聚合物像生物组织一样具备持续生长、逆生长、自我愈合及动态物理性能调节的能力？这始终是材料科学领域的重大挑战。
图：文章被遴选为《Advanced Materials》Frontispiece文章
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近日，佐治亚理工学院胡宇航教授团队提出了一种不同于传统封闭系统的设计思路，通过构建开放系统中的非平衡动态聚合物网络，成功实现了聚合物的实时重构。该团队利用开环易位聚合（Ring-Opening Metathesis Polymerization，ROMP） 的可逆特性，结合理论模拟与实验验证，开发了一个集质量传输、可逆聚合、链交换和演化弹性于一体的化学-力学耦合“活性”聚合物平台。
该研究成果以“Rewriting Polymer Fate via Chemomechanical Coupling” 为题发表在《Advanced Materials》 上（Advanced Materials, 2026; 0:e18567）。佐治亚理工学院黄家和博士为文章第一作者。该研究得到了美国海军研究办公室的支持。
图1. 动态活性聚合物的设计原理
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该研究的核心亮点包括：
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连续的体积可调性： 通过调节外部化学势，聚合物可以像生物组织一样吸收“营养”溶液进行持续生长，或通过单体蒸发和聚合物分解实现体积缩减（图2）。
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光控精密调节表面结构： 引入光控催化剂实现了微米级的局部生长与降解。研究展示了在聚合物表面精确“生长”和消除微结构，并能在此基础上进行多次循环的“再生（图3）。
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跨越两个数量级的模量调节：通过在生长和逆生长过程中改变营养液中的交联剂比例，或利用不同单体聚合后的结晶度差异，材料的剪切模量可实现从 0.3 MPa 到 40 MPa 以上的巨大跨度，实现材料从极软到极硬的按需转变 （图4）。
图2. 整体聚合物的生长，逆生长，降解
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图3. 光控聚合物的局部生长和降解
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图4. 制备后的聚合物力学性能调节
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为了验证该平台的应用潜力，团队展示了多种突破性应用（图5） ：
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可生长天线：通过聚合物基底的生长带动内部液态金属变形，从而实现无线调控天线的共振频率。
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形变软体机器人：嵌入磁性颗粒的机器人可通过生长改变体型大小，从而具备抓取更大尺寸物体的能力。
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“壁虎”断肢再生：模拟生物再生过程，对受损的聚合物“壁虎”肢体进行局部光控修复，使其重新长出足底和脚趾结构。
图5. 动态活性聚合物的应用实例
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该项工作不仅为设计下一代可重复编程、可修复和高度可持续的智能材料奠定了理论基础，还提供了一种通过回收单体而减少石油基原料依赖、延长材料服务寿命的新路径。
原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202518567
