塑料制品的過度生産和使用造成了巨大的能源消耗和環境污染，因此，能夠在室溫下制備、重塑和修補的超分子塑料引起了人們的極大關注，成為下一代新型塑料材料極具潛力的熱門候選之一。然而，大多數超分子塑料在幹燥環境下都會變得非常脆，極大限制了超分子塑料進一步的實際應用。

近日，北京大學化學與分子工程學院黃建濱-閻雲研究員團隊在ACS Materials Letters期刊上發表了題為“Using Molecules with Superior Water-Plasticity to Build Solid-Phase Molecular Self-Assembly: Room-Temperature Engineering Mendable and Recyclable Functional Supramolecular Plastics”的文章（第一單位為北京大學，第二單位為福建師範大學）。

論文截圖

該團隊受自然界中常見的結塊現象的啟發，提出了一種與傳統熱壓塑形或有機溶劑蒸發等完全不同的制備方法——基于結塊原理的固相分子自組裝策略，這是一種低能耗、低污染的材料制備方法，可以在室溫、無有機溶劑參與條件下實現大面積的超分子薄膜材料的制備。

為了提高超分子塑料在幹燥環境下的柔韌性，該課題組利用了具有極高水塑化能力的聚電解質PDDA和表面活性劑AES作為組裝基元進行體系構築，使得該薄膜材料在幹燥環境下仍然保持着2%的含水量，斷裂伸長率可以達到24%，拉伸強度為12 MPa，楊氏模量為188 MPa。

在幹燥環境下仍然具有優良柔韌性的可再生、可修補和功能性的“超分子塑料”

同時，在水的塑化作用下，破損的薄膜材料可以通過室溫修補實現循環利用，延長材料的使用壽命；對于廢舊薄膜還可以在水的輔助下通過室溫重塑實現循環再生，有助于降低重塑過程的能耗，提高循環利用率。

(a)-(c) 破損薄膜在水輔助下實現室溫修補并承重示意圖；(d)-(f) 薄膜在水輔助下的自黏附性質：(d)界面韌度(interfacial toughness); (e)剪切強度(shear strength); (f) 拉伸強度(tensile strength)

該工作從材料制備和材料性質各方面充分論述了其作為超分子塑料在解決傳統塑料污染問題上的應用前景。

此外，該超分子塑料可以非常方便沉積各種功能分子，獲得對甲醛具有檢測功能、光響應功能的薄膜材料。而且，通過簡單的水促集成，這些功能可以集中于一片薄膜上，未來有望發展節能、健康檢測等高端塑料産品。

功能性薄膜材料構築。(a)螺吡喃摻雜的紫外響應薄膜材料；(b)乙酰丙酮铵摻雜的甲醛響應薄膜材料；(c)紫外-甲醛雙響應的螺吡喃-乙酰丙酮铵集成薄膜。

論文第一作者為福建師範大學環境科學與工程學院金紅君副教授，通訊作者為北京大學化學與分子工程學院閻雲研究員,北京大學黃建濱教授對工作進行了指導。第一單位為北京大學，第二單位為福建師範大學。

本文經授權轉載自公衆号高分子科技，原标題為：《北京大學閻雲研究員《ACS Mater. Lett.》:在可循環再生“超分子塑料”方面取得新進展》，如需轉載請聯系原賬号。

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