安徽农业大学汪钟凯教授团队在农林生物质高分子领域取得重要进展

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近年来石化资源短缺和环境污染问题备受关注。大力发展基于农林生物质资源的高分子新材料将有助于人们摆脱对石化资源的依赖、改善环境并实现低碳生活。与此同时，油脂基高分子及其功能性材料的开发是实现农林生物质资源高值化利用和发展可持续经济的重要途径。该领域面临的技术瓶颈在于关键单体获得、高分子设计制备及其结构性能调控。因此有必要发展高纯度单体及其高分子量聚合物的合成新方法，阐明从植物油脂到高分子材料转化过程中的关键科学问题，并开发功能性材料。

近日，安徽农业大学生物质分工程中心汪钟凯教授团队围绕农林生物质资源的高值化利用这一主题，将蓖麻油转化为具有超高强度的荧光弹性体，并且实现了对其结构性能的简便调控。该工作利用蓖麻油衍生物十一烯酸甲酯与1,3-二氨基-2-异丙醇的高效反应制备带有酰胺基团的双烯单体（UDA）。UDA上的羟基可以通过酯化反应制备带丁基的双烯单体（BUDA）。通过“巯基-烯烃”点击聚合制备功能性聚酰胺，进一步调节分子组成实现对功能性聚酰胺热力学性能、结晶性能、超分子微结构及机械性能的精确控制。再利用循环拉伸处理使其内部纳米晶体实现类似于蜘蛛丝的仿生取向结构，最终获得抗拉强度超过200兆帕的具有超高机械强度的弹性体。该成果为挑战蜘蛛丝仿生材料这一世界性课题开辟了一条新的途径。

图1. 基于蓖麻油的超高强度的荧光弹性体的合成示意图

由于所制备功能聚酰胺分子中含有大量酰胺基团、酯基及羟基，其超分子氢键的存在有效的限制了分子内转动，进而展现出荧光。这种荧光效应被归结为聚集诱导发光效应（Aggregation Induced Emission, AIE，图2）。此外，本文还报道了通过引入金属配超分子相互作用，进一步增强弹性体机械强度。

图2.超强弹性体的聚集诱导发光现象及其发光原理示意图

此项工作发表于《Nature Communications》,安徽农业大学博士生宋凌志为第一作者，安徽农业大学汪钟凯教授和美国南卡罗来纳大学唐传兵教授为通讯作者，安徽农业大学生物质分子工程中心为第一完成单位。本项目获得了国家自然科学基金、安徽省杰出青年学基金等项目的大力支持。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-019-09218-6

课题组主页：

http://www.polymer.cn/ss/wangzhongkai/index.html

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