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為應(yīng)對能源危機和全球變暖問題，以生物基材料替代石油基材料已成為新的趨勢。杜仲膠是我國特有的一種生物基材料，結(jié)構(gòu)為反式-聚異戊二烯。由于結(jié)構(gòu)規(guī)整，杜仲膠常溫下易結(jié)晶，是制備形狀記憶材料的理想原料。我國杜仲資源占世界95%以上，在開發(fā)應(yīng)用杜仲膠方面具有得天獨厚的優(yōu)勢。

近日，北京化工大學(xué)岳冬梅教授課題組以杜仲膠為原料，通過對杜仲膠進行羥基化改性，引入活性交聯(lián)點，并以對苯二硼酸作為交聯(lián)劑，制備出一系列動態(tài)硼酸酯鍵交聯(lián)形狀記憶高分子（EUG-OH-BDBA，圖1）。依靠杜仲膠的結(jié)晶以及其寬熔融溫域，該材料兼具單向和雙向形狀記憶性能（圖2、圖3）。同時，依靠硼酸酯鍵的動態(tài)性，該材料還具有自修復(fù)、可回收、永久形狀可重構(gòu)等性能（圖4）。此外，以該材料為基體，通過摻雜多壁碳納米管，還制備出了對808 nm近紅外光響應(yīng)的復(fù)合材料EUG-OH-C-BDBA），該復(fù)合材料可用作光響應(yīng)血管支架、執(zhí)行器、光開關(guān)等（圖5、圖6）。這項研究工作為制備多功能SMPs提供了一種簡單的方法，制得的材料在生物醫(yī)藥、智能傳感等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。該成果以“Bio-Based, Self-Healing, Recyclable, Reconfigurable Multifunctional Polymers with Both One-Way and Two-Way Shape Memory Properties”為題發(fā)表在《ACS Applied Materials & Interfaces》上，文章的第一作者是北京化工大學(xué)博士研究生祁鑫。該研究得到泰山產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍人才工程、山東省重點研發(fā)計劃（ZK20200134）的支持。

1 EUG-OH-BDBA制備示意圖

圖2 EUG-OH-BDBA應(yīng)力松弛及自修復(fù)

圖3 EUG-OH-BDBA單向可重構(gòu)形狀記憶

圖4 EUG-OH-BDBA雙向形狀記憶

圖5 EUG-OH-C-BDBA光響應(yīng)形狀記憶及作為執(zhí)行器的應(yīng)用

圖6 EUG-OH-C-BDBA作為光開關(guān)的應(yīng)用

該工作是團隊近期關(guān)于杜仲膠功能材料研究的最新進展之一。近年來，團隊先后開發(fā)出高阻尼環(huán)化杜仲膠彈性體材料（RSC Adv. 2019, 9, 42367）、耐油杜仲酯彈性體材料（J. Mater. Sci. 2020, 55, 4940）、耐老化氫化杜仲膠彈性體材料（J. Appl. Polym. Sci. 2021,138, e50007）、兼具高強度和可回收性的新型多功能杜仲膠彈性體材料（J. Mater. Chem. A, 2021, 9, 25399）、可拉伸結(jié)晶的環(huán)氧化杜仲膠彈性體材料（Macromolecules. 2022, 55, 2758−2767）、體溫響應(yīng)型杜仲膠-SiO2形狀記憶復(fù)合材料（Macromol. Mater. Eng. 2021, 2100370）。