高分子周报 · 2026 年第 43 周 · 10.19 — 10.25
POLYMER HOT
本周共价有机框架的构筑与功能化继续推进,一锅三步级联将简单分子组装为乙烯撑与吲哚连接的框架,Möbius 芳香大环也被组装成三维框架用于过氧化氢电还原。材料性能方面,闭孔作为内应力调节单元使硅碳负极在 2 Ah 软包电池中循环 1200 次后容量保持 80.0%,冠醚功能化框架膜则把钾钠分离选择性推到 64。应用端,丙烯腈基聚合物宿主抑制丁二腈电解质去质子化,支撑固态钠金属电池长循环。
闭孔作为内应力调节单元用于硅碳负极,2 Ah 软包电池循环 1200 次容量保持 80.0%
研究将闭孔引入杂原子掺杂碳骨架作为内应力调节单元,使氮掺杂硅碳复合材料的可逆容量达 1756.5 mAh g⁻¹、首次库仑效率 90.2%、3 C 下 868.4 mAh g⁻¹,50 次循环后电极厚度膨胀由 38.4% 降至 13.1%。
合成与表征
本版导读从一锅级联成框架到氮杂大环配体调控开环聚合,合成方法正朝简化流程与精细控制结构两个方向并进。
一锅三步级联将简单分子 MNBN 组装为乙烯撑与吲哚连接的 COF
研究以低成本、结构简单的 4-methyl-3-nitrobenzonitrile(MNBN)为原料,通过腈环三聚、Knoevenagel 缩合与还原环化三步级联在一锅内完成对称化、成网与功能化,构建出两类分别含稳定 o-nitrostyrene 或 indole 连接键的 COF。
将 Möbius 芳香六噻吩大环组装成三维 COF,用于高效 H2O2 电还原
研究合成出呈八字形的 Möbius 芳香六[2,3-噻吩]大环(HTE),并以反芳香性的四[2,3-噻吩](TTE)为对照,分别组装成三维共价有机框架 NUST-67 与 NUST-66。
结构调控的氮杂大环配体提升NCA多肽合成的反应动力学与结构控制
研究报道了一类N-杂环氮杂大环化合物,可在室温敞口条件下实现NCA的快速可控开环聚合,对BLG、SAR和ZLYS的分散度低至Đ≈1.1,目标聚合度覆盖DP_T∼20至1000。
含酰亚胺超支化环氧实现互穿锁定网络与可回收碳纤维复合材料
研究提出一种含酰亚胺的双角色超支化平台,既作反应性增韧剂又作界面偶联剂:在基体内与线性环氧网络互穿形成“互穿锁定”双相拓扑,降低自由体积并提高有效交联密度;在纤维-基体界面,端硫醇超支化分子通过 thiol-ene click chemistry 形成共价界面相,增强界面粘附与应力传递。
材料与性能
本版导读框架材料兼顾检测与分离,弹性体与橡胶复合体系则借助动态键和界面设计同时提升韧性与可回收性。
F–Cu–COF 实现 PFAS 超痕量检测与高效去除一体化
研究报道了一种可克级规模制备的氟化铜基共价有机框架 F–Cu–COF,采用露天一锅法合成并保持高结晶性与化学稳定性。该材料通过氟化孔道与氧化还原活性 Cu 中心的主客体耦合,在同一结合事件中同时实现 PFAS 捕获与浓度依赖的电化学信号输出,检测限为 5.2 pg L–1,吸附容量达 3824 mg g–1,并可用于流通式去除。
微流控构筑片状 MXene 核壳颗粒,实现超低负载光热形状记忆驱动
研究团队用流动聚焦微流控把 Ti3C2Tx MXene 纳米片组装成围绕聚合物核的 7–10 nm 片状壳层,抑制片层重堆叠并保留光热界面。
用噻双环壬烷-吡啶鎓离子交联剂将芳环位阻转为氢键网络驱动力,制得超韧可回收芳香族聚氨酯弹性体
研究引入噻双环壬烷-吡啶鎓离子交联剂,通过 cation–π 相互作用与芳香族硬段结合,把苯环的位阻从障碍变为组装致密分级氢键网络的驱动力。所得弹性体 MA-S 的拉伸强度为 60.3 MPa、韧性为 283 MJ m⁻³、断裂能为 198 kJ m⁻²,其性能来自氢键、动态共价键与 cation–π 相互作用的协同耗能。
柱芳烃基人工锂离子通道实现高选择性锂钠分离
研究报道了一类以 pillar[5]arene 为中心环、末端接二苯基氧化膦(DPP)配体的仿生超分子跨膜通道,在电化学驱动条件下给出保守下限的 Li+/Na+ ≥ 94、Li+/K+ ≥ 136、Li+/Mg2+ ≥ 286、Li+/Ca2+ ≥ 228 的选择性。
用[2]轮烷交联剂通过机械键运动提升弹性体可拉伸性
研究报道了一类引入单一[2]轮烷交联剂的聚合物网络,借助机械键运动实现隐藏长度激活与应力再分配,在相近刚度下获得更高可拉伸性。轮烷交联剂含量增加时,杨氏模量从0.08 MPa升至1.83 MPa,断裂应变从10.24降至2.70,网络的刚度—可拉伸性经验关系不同于经典标度关系,相同模量增幅对应的可拉伸性损失比例更小。
冠醚功能化 COF 膜实现单价阳离子精准分离,K+/Na+ 选择性达 64
研究报道了冠醚功能化共价有机框架(COF)膜,最优的 TFP-TDA-2 膜 K+/Na+ 选择性达 64,K+ 渗透速率为 41.2 mmol m–2 h–1,高于此前报道的 COF 膜。
氨基化多硫化物解耦界面作用与交联密度,使NR/CB复合材料兼顾低滞后损失与高抗疲劳性
研究通过反硫化合成了一系列氨基含量不同、硫秩相近的氨基官能化多硫化物(APSs),并将其作为天然橡胶/炭黑(NR/CB)复合材料的界面改性剂。氨基与CB表面羧基形成化学作用,多硫化物共价接入橡胶链,从而在不改变交联密度的前提下调控界面结构。随着氨基含量增加,CB分散与界面作用逐步改善而链段活动性得以保留,复合材料滞后损失明显降低、抗疲劳性提升。
NTCl-4F介体调控H聚集,使免退火有机太阳能电池效率达20.8%
研究者在D18:L8-BO-C4二元体系中引入与L8-BO-C4骨架相同、中心核可旋转的H聚集介体NTCl-4F,单晶衍射显示其二面角为4.87°。该介体抑制H聚集并促进有序J聚集,纤维平均直径从20.75 nm降至17.16 nm,PLQY从6.13%提升至7.52%,晶体相干长度增加、分形维数Df下降。
仲胺桥接柔性多孔芳香框架在150°C实现7.88 g g⁻¹碘蒸气吸附
研究构建了仲胺桥接的柔性多孔芳香框架(PAF),利用吸附响应型呼吸效应在高温下随碘的引入发生溶胀,从而容纳更多碘蒸气。框架内的N位点与π给体通过形成电荷转移复合物增强吸附,150°C下碘蒸气吸附容量达7.88 g g⁻¹,明显高于常规吸附剂。
含脱氧核苷的仿生聚合物网络:可调热固性及碱基配对的影响
作者报道了一系列由四种 DNA 核苷衍生的聚合物网络,通过硫醇–烯光聚合制备,并研究了共价与非共价交联对热机械性能的影响。互补碱基引入的次级非共价网络显著提高材料强度,杨氏模量相比仅共价交联的材料最高提升 25 倍。该体系可进一步调节水解降解聚酯热固性的性能,极限拉伸强度最高 8.3 MPa、断裂伸长率最高 390%、热稳定性最高 250 °C。
功能与应用
本版导读固态电池电解液与伤口贴片分别从抑制副反应和分散应力入手,把材料设计落到长循环与抗应力保护上。
丙烯腈基聚合物宿主抑制丁二腈电解质去质子化,实现长循环固态钠金属电池
研究以丙烯腈(AN)基聚合物作为宿主框架,通过与游离丁二腈(SN)建立优化相互作用,在热力学上抑制SN的α-氢去质子化与聚合等寄生反应。所得电解质离子电导率为2.17 mS cm⁻¹,Na|Na对称电池稳定循环6200 h;Na|磷酸钒钠全电池在1.0 C下5000次循环后容量保持95.6%,2.0 C下10000次循环后保持93.4%,正极负载20 mg cm⁻²的软包电池也表现稳定。
仿生双层水凝胶贴片在拉伸条件下实现抗应力伤口保护
研究团队开发了一种双层水凝胶结构,由刚性保护层与柔性适应层组成,通过双界面调控力传递以避免应力集中于伤口。离体牵张测试中该贴片的形变控制比为70–90%,商用Mepiform贴片为30–40%;在张力驱动小鼠模型中,其瘢痕面积降低约97%,胶原角度分散与纤维直径恢复至接近未受伤状态,增殖、炎症、免疫与机械转导信号均低于Mepiform。
无氟电解液在微米硅负极上形成无LiF高分子SEI,300次循环容量保持92.12%
研究提出一种由无机锂盐(LiI/LiBr)与耐还原单醚溶剂(四氢呋喃和己基甲基醚)组成的无氟电解液,在微米硅负极表面形成无LiF的SEI,缓解其容量快速衰减。该SEI不同于由低聚物与无机物(LiF、Li 2 O)构成的镶嵌结构,而是在硅表面形成具粘结剂功能的高分子量聚合物,在颗粒粉化后仍维持颗粒完整性与电连接。
可持续
工业级可回收碳纤维增强动态热固性复合材料实现全链条制备与回收
研究团队合成了一种工业级动态热固性树脂(IDR),通过在聚醚砜链与聚酯基动态共价网络之间构建物理互穿网络来调节粘度,并用现有工业涂布与辊浸渍工艺实现 CF/IDR 预浸料的规模化生产。
引入位阻不对称吡咯烷酮单元,类聚乙烯聚酯实现温和回收与可生物降解
研究者在类聚乙烯聚酯主链中引入位阻不对称吡咯烷酮单元,通过结晶调控把可断裂酯键从晶区移至非晶区,同时保留半结晶增强效果。所得聚合物拉伸强度超过 18.7 MPa、搭接剪切粘附达 15.3 MPa,可在常压甲醇解下完全解聚为易分离的可溶低聚物,即使在混合塑料流中也能实现闭环回收。极性单元在非晶区富集还加快了生物降解,矿化速率达到常规类似物的 2.3 倍。