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Our paper was accepted by Nature Communications

   

课题组在生物质基高分子合成及仿生领域取得重要进展:利用蓖麻油衍生物制备了新型功能聚酰胺,模仿动物丝结构制备了超高强度弹性体,该仿生弹性体同时具备独特的聚集诱导发光特性。相关成果被《自然?通讯》接收(Nature Communications, 2019, DOI : 10.1038/s41467-019-09218-6),将于近期发表。我校博士生宋凌志为第一作者,导师汪钟凯教授与美国南卡大学唐传兵教授为论文的通讯作者,南卡大学朱天宇博士为共同第一作者。长链脂肪族聚酯聚酰胺具有独特的性能,能弥补传统短链聚酰胺与聚乙烯之间性能的空白。此外,由于酯键、酰胺键的存在使他们具有传统聚乙烯所不具备的可降解性或可堆肥化。基于生物质资源的长链脂肪族聚酯聚酰胺因绿色环保、可持续性、可降解性,新型生物质基聚酰胺的合成与应用受到了科研工作者的广泛关注。

本工作设计了一种新型、高效、以及性能可控的新型生物质基具有超分子结构的超强聚酰胺弹性体。利用蓖麻油衍生物十一烯酸甲酯与1,3-二氨基-2-异丙醇的高效反应制备带有酰胺基团的双烯单体(UDA)。UDA上的羟基可以通过酯化反应制备带丁酯侧基的双烯单体(BUDA)。进一步通过“巯基-烯烃”点击聚合制备功能性聚酰胺。通过调节两种单体的含量可以实现对聚合物热力学性能、结晶性能、超分子微结构及机械性能的精确控制。利用循环拉伸处理使其内部纳米晶体取向,最终获得抗拉强度超过200兆帕的具有超高机械强度的弹性体。

图1. (a)带有羟基侧基的酰胺单体以及丁酯侧基酰胺单体的制备,(b)超强聚酰胺弹性体的聚合物分子结构及相关样品照片。

    由于所制备功能聚酰胺分子中含有大量酰胺基团、酯基及羟基,其超分子氢键的存在有效的限制了分子内转动,进而展现出荧光。这种荧光效应被归结为聚集诱导发光效应(Aggregation Induced Emission, AIE)。此外,本文还报道了通过引入金属配超分子相互作用,进一步增强弹性体机械强度。

   该工作由安徽农业大学生物质分子工程中心主持完成。本项目同时获得了国家自然科学基金青年基金(51603002)、国家自然科学基金面上项目(51773001)、安徽省杰出青年学基金(1808085J26)等项目资助。