環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的耐腐蝕性能、機(jī)械性能和工藝性能等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空航天、風(fēng)電等領(lǐng)域，但環(huán)氧樹脂依然面臨強(qiáng)度和韌性的矛盾、固化產(chǎn)物難以降解和循環(huán)利用等難題。為此，中南民族大學(xué)超支化聚合物團(tuán)隊(duì)將超支化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)引入環(huán)氧樹脂中，先后在超支化環(huán)氧樹脂的構(gòu)筑與結(jié)構(gòu)調(diào)控、環(huán)氧樹脂的高效增強(qiáng)與增韌、以及環(huán)氧樹脂高效降解與回收等方面取得了系列成果，系統(tǒng)總結(jié)了生物基超支化環(huán)氧樹脂的制備方法及循環(huán)利用策略。該工作提出基于超支化分子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)筑了含有氫鍵交聯(lián)、動(dòng)態(tài)酯交換和動(dòng)態(tài)亞胺交換超分子網(wǎng)絡(luò)的可閉環(huán)回收環(huán)氧樹脂（圖1），賦予了環(huán)氧樹脂高強(qiáng)度、高模量、高韌性，力學(xué)性能全面超越了商業(yè)化的雙酚A型環(huán)氧樹脂。超分子環(huán)氧樹脂的高強(qiáng)度和高韌性源于超分子網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過模擬計(jì)算，進(jìn)一步揭示了超分子環(huán)氧樹脂的氫鍵解離重組過程及運(yùn)動(dòng)機(jī)制。具有高度支化結(jié)構(gòu)的超支化聚合物實(shí)現(xiàn)了環(huán)氧樹脂自由體積孔尺寸的降低和致密化，賦予材料高強(qiáng)度；超支化聚合物誘導(dǎo)形成的高密度氫鍵通過在外力作用下的可逆斷裂和重建增加了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系的能量耗散能力，賦予其高韌性。此外，該超分子環(huán)氧樹脂具有可循環(huán)加工及自修復(fù)性能，在室溫下實(shí)現(xiàn)降解和回收，力學(xué)性能修復(fù)率接近于100%，成功實(shí)現(xiàn)了環(huán)氧樹脂的閉環(huán)化學(xué)回收。這一創(chuàng)新性工作為構(gòu)筑具有高強(qiáng)高韌、可降解、可回收的高性能環(huán)氧樹脂提供了新的思路，為推動(dòng)高分子材料循環(huán)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

超分子環(huán)氧樹脂的內(nèi)部分子間相互作用（a）和超分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分子動(dòng)力學(xué)模擬（b- c）。  學(xué)院供圖

張道洪教授領(lǐng)銜的超支化聚合物團(tuán)隊(duì)入選了湖北省自然科學(xué)創(chuàng)新群體、湖北省科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和國家民委創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，依托于中南民族大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院、催化轉(zhuǎn)化與能源材料化學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和超支化聚合物合成與應(yīng)用技術(shù)湖北省工程研究中心，長(zhǎng)期從事超支化聚合物合成及應(yīng)用研究，團(tuán)隊(duì)主持國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目/面上/青年項(xiàng)目15項(xiàng)、省重大重點(diǎn)和企業(yè)委托項(xiàng)目30余項(xiàng)，獲授權(quán)國際、國家發(fā)明專利70余件。