固有的透明性使环氧树脂成为光电器件、智能窗户等领域的理想材料，但高脆性和易燃性限制其实际应用。现有策略虽能提升其韧性或阻燃性能，但仍存在材料性能“顾此失彼”的现象，特别是，阻燃剂的引入通常会降低树脂的透明性。基于此，西北工业大学颜红侠教授团队提出利用超支化硼/磷聚合物调控环氧树脂的拓扑结构及其电子特性，以实现集高强、高韧、阻燃抑烟于一体的高透明环氧树脂（图1）。

图1. 超支化硼/磷聚合物及其环氧树脂合成示意图

  材料的透明性主要受内部结构缺陷（如界面、孔隙）引起的光散射和可见光范围的光吸收引起的材料颜色变化两方面影响。一方面，所设计的超支化组分通过共价交联反应引入树脂网络中，不仅能够降低树脂体系的孔隙缺陷，且呈现纳米尺度（<300 nm，小于可见光波长）的均匀相分离，有助于降低光散射（图2a-e）。另一方面，利用缺电子硼原子和相对富电子磷原子调控树脂交联网络的静电势分布，以增加HOMO-LUMO能级差，抑制可见光吸收，最终实现材料无色高透明。因此，EP2的无色高透明主要得益于超支化拓扑结构及其磷硼电子富缺性对树脂聚合物网络的协同调控作用。

图2. a-c) EP、EP1和EP2的自由体积分布（其中蓝色区域对应占据体积，灰色和红色区域代表自由体积）；d-e) EP1和EP2超薄切片的TEM图及其元素分布；f-i) EP、EP1和EP2的理论自由体积，透过率，紫外-可见光吸收，日光和紫外灯下的数码照片。

  此外，具有B-O和P-O双重动态键的超支化拓扑结构不仅能够与树脂基体互穿互锁，提升材料的机械强度，还能在外力作用下进行多重能量耗散，有效提高材料韧性。同时，硼、磷元素发挥气相-凝聚相协同阻燃机制，赋予材料优异的阻燃抑烟性。与已报道的先进透明环氧树脂相比，该团队开发的超支化环氧树脂体系能够有效克服现有改性策略的缺陷，在提升树脂机械性能和阻燃性能的同时，实现其无色高透明（图3h）。

图3. EP、EP1和EP2的力学性能、阻燃性能及与已报道环氧树脂综合性能对比

  以上研究成果以“Hyperbranched Polyborophosphate towards Transparent Epoxy Resin with Ultrahigh Toughness and Fire Safety”为题发表在《Small》上。西北工业大学刘锐博士为论文第一作者；通讯作者为西北工业大学颜红侠教授。该研究受到国家自然科学基金（22175143）以及西北工业大学博士生创新基金重点项目（CX2024026）的资助。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/smll.202502839