高模量聚合物通常依赖于高交联密度和强分子间相互作用，而高阻尼聚合物则主要通过链段的滑移和摩擦来耗散能量。这种本质上的矛盾导致了一个长期存在的难题：如何同时实现聚合物的高模量与高阻尼。

  近期，苏州大学严锋教授、李维政教授团队提出了一种由侧链离子相互作用主导的“内聚缠结”策略，通过引入小分子离子液体作为抗衡离子，精确调控两性离子聚合物的侧链相互作用。所得材料在保持0.9 GPa高模量的同时，实现了高达1.5的阻尼系数。这一突破性的策略成功平衡了模量与阻尼的矛盾，为抗冲击涂层及减振系统等材料的设计提供了新思路。

  2026年1月28日，该工作以“High-modulus and High-damping Ionic Polymers Enabled by Cohesive Entanglement”为题发表在《Advanced Materials》上。文章的通讯作者为严锋教授和李维政教授，博士研究生刘子央和王啸威为第一作者。

图一高模量高阻尼材料的结构设计和耗能机制示意图

  与主要影响聚合物在玻璃化转变温度以上行为的传统拓扑缠结不同，内聚缠结主要由玻璃化转变区域以下的范德华力、氢键和离子键等局部相互作用主导。团队通过酸碱中和反应合成了两性离子聚合物（AIPs），利用侧链中带相反电荷的离子单元产生的静电吸引力来增强聚合物。同时引入小分子离子液体作为调节剂，对侧链间的内聚缠结进行微调。在受到冲击时，聚合物链上的离子键会发生可逆的解离与重组，这种动态过程不仅能够有效地耗散能量，而且由于离子键的高键能，在未解离状态下又能维持聚合物网络的高模量。

图二聚合物机械性能表征

  在压缩力学测试中，AIPs能够承受95%的压缩应变而不破裂，且压缩强度高达2.2 GPa。同时，该材料表现出显著的应变强化。利用分离式霍普金森杆进行的高应变率冲击测试表明，随着冲击速率从1200 s^-1增加到2700 s^-1，AIPs的压缩强度从32.54 MPa激增至125.57 MPa，冲击韧性也随之大幅提升。这种应变硬化行为源于高应变率下离子键的动态交联限制了分子链的滑移，使得材料在高速撞击瞬间强化以抵抗冲击，同时通过键的断裂重组大量耗散能量。

图三AIPs的冲击防护演示

  为了直观展示AIPs的实际应用潜力，团队进行了一系列冲击实验。将AIPs薄膜置于振动源与传感器之间，能够显著减少力的传递，效果远优于同等厚度的商用PDMS薄膜。在模拟实验中，未加保护的手机屏幕在钢球冲击下瞬间粉碎，贴有商用钢化膜的屏幕虽然未粉碎但出现了明显的裂纹扩散。而涂覆了200 μm厚的AIPs涂层的屏幕，在同样的冲击下完好无损。压敏纸和压力传感器阵列的测试结果显示，AIPs涂层能够将集中在一点的尖锐冲击力有效地分散到更广的区域，从而将峰值应力降低60%以上，避免了应力集中导致的脆性断裂。

  该工作通过基于侧链离子相互作用的内聚缠结策略，成功制备了兼具高模量与高阻尼的两性离子聚合物。通过调控抗衡离子的类型与数量，实现了对材料微观链段动力学和宏观机械性能的调控。

  严锋教授团队长期致力于离子液体的功能化设计及其在聚合物材料中的应用研究，团队在离子聚合物的结构-性能构效关系及新型功能材料开发方面取得了一系列重要进展。

  原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202517751