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為應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，結構為反式-聚異戊二烯。由于結構規整，杜仲膠常溫下易結晶，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，在開發應用杜仲膠方面具有得天獨厚的優勢。

近日，北京化工大學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，引入活性交聯點，并以對苯二硼酸作為交聯劑，制備出一系列動態硼酸酯鍵交聯形狀記憶高分子（EUG-OH-BDBA，圖1）。依靠杜仲膠的結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性，該材料還具有自修復、可回收、永久形狀可重構等性能（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近紅外光響應的復合材料EUG-OH-C-BDBA），該復合材料可用作光響應血管支架、執行器、光開關等（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藥、智能傳感等領域具有廣闊應用前景。該成果以“Bio-Based, Self-Healing, Recyclable, Reconfigurable Multifunctional Polymers with Both One-Way and Two-Way Shape Memory Properties”為題發表在《ACS Applied Materials & Interfaces》上，文章的第一作者是北京化工大學博士研究生祁鑫。該研究得到泰山產業領軍人才工程、山東省重點研發計劃（ZK20200134）的支持。

1 EUG-OH-BDBA制備示意圖

圖2 EUG-OH-BDBA應力松弛及自修復

圖3 EUG-OH-BDBA單向可重構形狀記憶

圖4 EUG-OH-BDBA雙向形狀記憶

圖5 EUG-OH-C-BDBA光響應形狀記憶及作為執行器的應用

圖6 EUG-OH-C-BDBA作為光開關的應用

該工作是團隊近期關于杜仲膠功能材料研究的最新進展之一。近年來，團隊先后開發出高阻尼環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）、可拉伸結晶的環氧化杜仲膠彈性體材料（Macromolecules. 2022, 55, 2758−2767）、體溫響應型杜仲膠-SiO2形狀記憶復合材料（Macromol. Mater. Eng. 2021, 2100370）。