近日，北京化工大学曹鹏飞教授、陈嘉瑶副教授在Nature Communications期刊上发表了最新研究性论文“Covalent Adaptable Polymer Networks with CO2-Facilitated Recyclability”。
含有共价自适应网络（CANs）的交联聚合物由于动态共价键的键交换特性，可在外部刺激（主要是加热）条件下实现动态网络重构，获得材料可回收性。提升材料回收性一般有两种策略：提高加热温度可以缩短回收时间，但其耗能大且过高的温度会影响材料性能；通过特定分子设计可降低回收温度，但通常会缩小材料的使用温度范围。因此，如何在保持材料力学性能与使用温度范围同时促进高效回收是目前CAN类可回收高分子材料的一大难题。
基于此，本工作设计了一种与离子簇结合的共价自适应网络（IC-CAN），在不牺牲性能的情况下实现了CO2促进材料的回收再利用。通过将改性支化聚乙烯亚胺（PEI）与乙酰乙酸基共聚物进行交联，构建了含有乙烯基氨基甲酸酯动态共价键和离子簇的双交联网络。IC-CAN较高的柔韧性、良好的透气性以及相较于在N2氛围下24 小时恢复原有力学性能的回收条件，IC-CAN样品在CO2条件下回收其力学性能可在8 小时内完全恢复。这是由于CO2的存在削弱了离子间相互作用，导致离子簇尺寸增大并发生松弛，从而推动动态网络重构，提升高分子材料的回收效率。由于CO2的易获得性和可去除性，这项工作为设计具有可调节动力学和气敏性的可回收聚合物材料开辟了新的途径。
北京化工大学陈嘉瑶副教授与硕士生李琳为论文共同第一作者，北京化工大学曹鹏飞教授为论文的通讯作者，北京化工大学为第一完成单位。
课题组网站：https://www.x-mol.com/groups/cao_pengfei
原文连接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-50738-7
