納米材料具有優(yōu)異力學(xué)性能、快速自修復(fù)能力、摩擦起電性甚至特殊光學(xué)性質(zhì)，在眾多領(lǐng)域特別是海洋領(lǐng)域如海洋防污、防腐涂層、水下儲(chǔ)能、水下封裝、柔性傳感、智能顯示等集成型高科技產(chǎn)業(yè)中展現(xiàn)出應(yīng)用前景。這些優(yōu)點(diǎn)通常源自不同的分子機(jī)制，將它們同時(shí)集成到一種合成材料頗具挑戰(zhàn)性。 

　　中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所海洋新材料與應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室納米復(fù)合工程材料團(tuán)隊(duì)副研究員陳海明、研究員茅東升等，受神經(jīng)元軸突結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，合成了一種三臂結(jié)構(gòu)的遙爪型納米結(jié)構(gòu)聚合物。該聚合物可同時(shí)滿足優(yōu)異力學(xué)、快速自修復(fù)、摩擦起電和顯示熒光的特性。研究在該遙爪型納米材料的每條臂中嵌入大量脲基，構(gòu)建了多級(jí)氫鍵網(wǎng)絡(luò)，來(lái)模擬神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)；縮短每條臂長(zhǎng)度，減弱分子鏈纏結(jié)，從而提高了自修復(fù)速率。研究表明，僅需調(diào)整體系氫鍵密度和分子臂長(zhǎng)度，即可實(shí)現(xiàn)納米結(jié)構(gòu)材料宏觀多種性能的調(diào)控。該納米聚合物表現(xiàn)出優(yōu)異的彈性模量（97.9MPa）、強(qiáng)度（22.5MPa）、斷裂伸長(zhǎng)率（1470%）、韌性（159.3MJ/m3），以及良好的抗缺口性能（187kJ/m2）和快速自修復(fù)能力（92%，0.5h）。同時(shí)，大量的氫鍵賦予材料良好的粘接能力，與鐵板的搭接剪切強(qiáng)度可達(dá)20.7MPa。在去離子水、鹽水、有機(jī)溶劑等多種環(huán)境中均表現(xiàn)出優(yōu)異的環(huán)境穩(wěn)定性，在水下封裝和水下黏附領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。這是目前報(bào)道的熱熔膠粘結(jié)強(qiáng)度的最高值。 

　　此外，這種遙爪型納米材料在與銅板接觸分離時(shí)展現(xiàn)出優(yōu)異的摩擦起正電行為，其開路電壓VOC與常用的摩擦起負(fù)電材料聚四氟乙烯（PTFE）相當(dāng)，可以很好地補(bǔ)充摩擦起正電材料。研究在這種類固體聚合物中觀察到聚集誘導(dǎo)發(fā)光的熒光現(xiàn)象，使其在水下防偽領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。該研究豐富了高性能、多用途納米材料的設(shè)計(jì)思路，并拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域。 

　　相關(guān)研究成果以Neuron Inspired All-Around Universal Telechelic Polyurea with High Stiffness, Excellent Crack Tolerance, Record-High Adhesion, Outstanding Triboelectricity, and AIE Fluorescence為題，發(fā)表在Advanced Functional Materials上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、浙江省領(lǐng)軍型創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目及寧波市“甬江引才計(jì)劃”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目等的支持。 

遙爪型納米聚合物的鏈結(jié)構(gòu)和應(yīng)用