近日，我校化学与分子工程学院费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心张琦教授研究团队在创制高性能动态聚合物方面取得研究进展。相关研究成果以“Revitalizing Poly(urea)s via Disulfide Reconfiguration”为题在线发表于《科学·进展》 (Sci. Adv. 2026， 12， aea8130）。
材料耐用性和动态性一直以来是动态聚合物设计中的长期挑战。高性能材料往往需要高键能的共价键以保持结构的稳定性，而加工性和回收性则需要动态、可逆的弱相互作用以实现温和条件下的网络重构。利用多价协同超分子组装，化学家可以制备出若干高力学强度、高热稳定性的超分子聚合物材料，然而其结构有序性带来的熵惩特性使得有序网络在高温下会发生熵驱动解构，即热不稳定性。因此，如何通过（超）分子工程在材料稳定性和动态性之间寻求性能平衡仍然是一个基本挑战。
在此背景下，团队成员提出协同有序氢键和动态共价键的新思路，仅需将短链聚脲中两个碳原子替换为二硫键，即可实现高性能可重构聚脲。实验结果表明，引入二硫键既维持了聚合物本体中脲基氢键的有序组装，又能抑制组装聚合物阵列的面间堆积结晶，同时通过形成S-S•••H-N相互作用提供额外的次级氢键位点，实现动态共价键、非共价键在体相结晶网络中的强弱协同。合成的半结晶型二硫聚脲材料具有高熔点特征（超过200°C），且可在熔点以下可实现链段迁移与结构重构，展现出兼具热塑性材料的可加工性与热固性材料的坚固性——超过2 GPa的储存模量、高达150°C的宽抗蠕变温度范围、媲美工程塑料的硬度和耐磨系数，且对常见溶剂具有良好的耐受性。此外，由于二硫主链的本征动态性，该材料可以通过酸解闭环解聚，实现高产率化学回收。该工作利用动态聚二硫与传统高分子的结构特征实现功能优势互补，突破了动态聚合物材料的性能瓶颈，也为未来可循环高性能工程塑料的设计提供了动态化学解决方案。
该研究工作由博士后宗泽州独立完成，通讯作者为张琦教授。该工作得到了田禾院士、曲大辉教授的指导支持，受到了国家自然科学基金委卓越研究群体计划“功能体系超分子工程”、上海市科学技术委员会、中国博士后科学基金等资助。
原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aea8130
