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  近年來石化資源短缺和環(huán)境污染問題備受關注。大力發(fā)展基于農(nóng)林生物質資源的高分子新材料將有助于人們擺脫對石化資源的依賴、改善環(huán)境并實現(xiàn)低碳生活。與此同時，油脂基高分子及其功能性材料的開發(fā)是實現(xiàn)農(nóng)林生物質資源高值化利用和發(fā)展可持續(xù)經(jīng)濟的重要途徑。該領域面臨的技術瓶頸在于關鍵單體獲得、高分子設計制備及其結構性能調控。因此有必要發(fā)展高純度單體及其高分子量聚合物的合成新方法，闡明從植物油脂到高分子材料轉化過程中的關鍵科學問題，并開發(fā)功能性材料。

  近日，安徽農(nóng)業(yè)大學生物質分工程中心汪鐘凱教授團隊圍繞農(nóng)林生物質資源的高值化利用這一主題，將蓖麻油轉化為具有超高強度的熒光彈性體，并且實現(xiàn)了對其結構性能的簡便調控。該工作利用蓖麻油衍生物十一烯酸甲酯與1,3-二氨基-2-異丙醇的高效反應制備帶有酰胺基團的雙烯單體（UDA）。UDA上的羥基可以通過酯化反應制備帶丁基的雙烯單體（BUDA）。通過“巰基-烯烴”點擊聚合制備功能性聚酰胺，進一步調節(jié)分子組成實現(xiàn)對功能性聚酰胺熱力學性能、結晶性能、超分子微結構及機械性能的精確控制。再利用循環(huán)拉伸處理使其內部納米晶體實現(xiàn)類似于蜘蛛絲的仿生取向結構，最終獲得抗拉強度超過200兆帕的具有超高機械強度的彈性體。該成果為挑戰(zhàn)蜘蛛絲仿生材料這一世界性課題開辟了一條新的途徑。

圖1. 基于蓖麻油的超高強度的熒光彈性體的合成示意圖

  由于所制備功能聚酰胺分子中含有大量酰胺基團、酯基及羥基，其超分子氫鍵的存在有效的限制了分子內轉動，進而展現(xiàn)出熒光。這種熒光效應被歸結為聚集誘導發(fā)光效應（Aggregation Induced Emission, AIE，圖2）。此外，本文還報道了通過引入金屬配超分子相互作用，進一步增強彈性體機械強度。

圖2.超強彈性體的聚集誘導發(fā)光現(xiàn)象及其發(fā)光原理示意圖

  此項工作發(fā)表于《Nature Communications》,安徽農(nóng)業(yè)大學博士生宋凌志為第一作者，安徽農(nóng)業(yè)大學汪鐘凱教授和美國南卡羅來納大學唐傳兵教授為通訊作者，安徽農(nóng)業(yè)大學生物質分子工程中心為第一完成單位。本項目獲得了國家自然科學基金、安徽省杰出青年學基金等項目的大力支持。

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

  課題組主頁：http://www.jhyfw.cn/ss/wangzhongkai/index.html