受“鲶鱼效应”启发的混合动态聚合物网络：具备快速类液体流动特性及可扩展的加工性能，适用于可持续电子领域

《Advanced Functional Materials》：“Catfish Effect”-Inspired Hybrid Dynamic Polymer Networks with Fast Liquid-Like Dynamics and Scalable Processability for Sustainable Electronics

通过分子杂交工程引入高流动性线性聚合物链，构建双动态主链和动态活性尾链的聚合物网络，实现多尺度液态动力学加速和快速加工，提升自修复率与闭环回收效率，适用于可回收电子器件。

　　

摘要

动态聚合物网络在可持续电子领域具有巨大潜力，但其有限的网络动态特性阻碍了快速、可工业化规模化的加工。受到生物“鲶鱼效应”的启发，研究人员引入了分子杂交工程技术，创造出具有多尺度液态特性和快速加工性能的混合动态聚合物网络（HDPNs）。通过将高移动性的线性聚合物链（LPCs）作为“分子鲶鱼”，利用键解离-链转移-拓扑异构化（BCT）机制将其策略性地整合到前体玻璃态网络中，成功构建了具有双重动态骨架和大量动态活性悬挂链（DCs）的拓扑结构。这种架构通过跨分子段和链尺度的协同分子动力学增强作用，加速了网络的重构。动态悬挂链的集体流动效应使得即使在较低温度下也能实现类似液体的分子段动态行为，将分子段的松弛过程从非阿伦尼乌斯（Vogel–Fulcher–Tammann）模型转变为类阿伦尼乌斯模型，从而将松弛时间比传统网络缩短约1000倍。同时，活性悬挂链参与双重动态键交换，并与嵌入的LPCs协同作用，使得链的移动速度和应力松弛速度提高了四倍，促进了从固态到液态的转变。多尺度增强的动态性能使得这些网络能够实现快速、形状自适应的加工（包括挤出成型）、高效的自修复（>96%）以及无需有机溶剂的全闭环回收。基于HDPN的传感器和能量收集器表现出卓越的自修复能力、耐用性以及接近100%的器件间可回收性。这种多功能方法为开发可快速加工的动态材料以及将现有聚合物升级为高附加值的自适应系统奠定了基础，适用于下一代电子产品及其他领域。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。