超分子聚合物

学术干货｜快速了解超分子聚合物的前世今生1、引言2、背景1990年Lehn报道了基于三重氢键作用构筑的具有液晶性质的超分子聚合物，该作者因其杰出的研究工作获得了诺贝尔奖。

但由于三重氢键的作用不够强，因此在溶液中很难得到高分子量的超分子聚合物。

此后，荷兰Meijer等发展了结合常数达到107 (mol/L)?1的自配对四重氢键体系，实现了有机溶剂中高分子量超分子聚合物的构筑，并展现了超分子聚合物在可降解和可逆材料等方面不可替代的优越性。

3、超分子聚合的驱动力超分子聚合的驱动力来自于不同非共价键的作用，包括：多重氢键作用、金属配位健、π-π作用、主客体相互作用等。

图1 超分子聚合物的不同驱动力其中，主客体相互作用是最常用来驱动溶液中超分子聚合的作用力之一。

常用的大环主体化合物有冠醚、环糊精、杯芳烃、柱芳烃、葫芦脲等。

为了得到高分子量的超分子聚合物，需要增强超分子聚合的驱动力，清华大学的张希等人利用葫芦脲介导的主客体复合的焓驱动的过程代替了与水溶液中经典的熵驱动过程，从而提高了反应的结合常数，并通过合理的分子设计，在低浓度的溶液中成功制备了高分子量的超分子聚合物。

中国科学技术大学汪峰等人利用镊形主体分子与稠环芳烃之间的多重相互作用的协同效应能，在溶液中构筑了响应性的超分子聚合物，这为驱动超分子聚合提供了新的方法。

超分子聚合物不仅可以由某一种非共价作用力驱动形成，还可以由几种作用力共同驱动形成，这几种作用力互不干扰，从而产生“正交”的作用。

多种作用力共同驱动超分子聚合物的形成会为超分子聚合物带来多种性质，也为多级自组装制备高级有序的超分子组装结构提供了便利条件。

4、超分子聚合物的拓扑结构超分子聚合物按拓扑结构分类可分为线形、支化、交联三大类。

其中线形超分子聚合物是最常见的拓扑结构；支化超分子聚合物可细分为星形、侧链、超支化等结构；交联超分子聚合物按规整程度可分为无规交联和超分子有机框架。

图2 超分子聚合物的拓扑结构（1）线形超分子聚合物又称主链型超分子聚合物，由非共价键作用连接双官能度的单体构成聚合物主链。

超分子聚合机理
超分子聚合物
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聚合物一词是指其结构由多个重复单元组成的大分子，其前缀含义超出范围。

超分子聚合物是一类新的聚合物，可以潜在地用于超出常规聚合物限制的材料应用。

根据定义，超分子聚合物是单体单元的聚合阵列，它们通过可逆和高度定向的二级相互作用（即非共价键）连接。

这些非共价相互作用包括范德华相互作用、氢键、库仑或离子相互作用、π-π堆积、金属配位、卤素键、硫属元素键和主客体相互作用。

相互作用的方向和强度经过精确调整，使得分子阵列表现为聚合物（即，在常规聚合物中，单体单元通过强共价键连接，具有优良的材料性能；然而，由于聚合物在高粘度熔体中的缠结，加工通常需要高温和高压。

超分子聚合物结合了良好的材料特性和易于处理的低粘度熔体。

此外，一些超分子聚合物具有独特的特性，例如自愈骨折的能力。

尽管共价聚合物可以回收利用，但它们的强共价键永远不会分解，并继续作为塑料废物对环境产生负面影响。

因此，超分子聚合物因其在设计响应性、适应性、自愈性和环保材料方面的潜力而越来越受到关注。

作者简介：周成飞（1958-），男，研究员，主要从事高分子功能材料及其射线改性技术研究。

收稿日期：2021-03-08超分子聚合物是指利用氢键、金属配位、π-π堆积及离子效应等合成的聚合物。

非共价键结合的超分子聚合物由于其特殊的结构及性能引起了广泛的关注[1~3]。

而形状记忆聚合物就是能够在界刺激下从一种或多种临时形状转变为预定形状，有4种基本类型:热致、电致、光致和化学感应型，在医疗、包装、建筑、玩具、汽车、报警器材等领域的应用[4~6]。

超分子聚合物和形状记忆聚合物的有效结合，就形成了超分子形状记忆聚合物这一新的研究方向。

本文主要就超分子形状记忆聚合物的合成及应用研究进展作一介绍。

1　合成方法超分子形状记忆聚合物一般可包括氢键超分子聚合物、配合物型超分子聚合物、π-π堆积超分子聚合物及离子效应超分子聚合物。

1.1　氢键作用利用氢键相互作用来制备超分子聚合物是超分子形状记忆聚合物的最重要方法。

Chen 等[7,8]曾以BINA 、HDI 和BDO 为原料合成了一系列含吡啶的超分子聚氨酯（PUPys ）。

结果表明，在吡啶基元和氨基甲酸酯基团区域都存在不同的分子间氢键，并且，这种超分子聚氨酯具有良好的形状记忆效果，即有较高的形状固定度（>97%）和较高的形状恢复率（>91.7%）。

Chen 等[9]还用脲基嘧啶酮（UPy ）二聚体合成了强四重氢键交联的聚乙烯醇（PVA ）超分子网络。

研究发现，该材料表现出良好的热致和水致形状记忆性能，形状恢复率接近99%。

并且，在水和碱性溶液（pH 12）中或在低于120 ℃的温度下具有良好的稳定性。

另外，Kashif 等[10]还在3-氨基-1,2,4-三唑存在下，通过熔融共混两种半结晶马来酸酐化弹性体（马来酸酐化乙烯丙烯二烯橡胶和马来酸酐化聚乙烯辛烯弹性体）制备了形状记忆聚合物复合材料，在这两种弹性体之间形成超分子氢键相互作用。

结果表明，该共混物具有良好的形状记忆性能。

基于配位作用的超分子聚合物超分子聚合物是指由具有配位作用的分子通过非共价键相互连接形成的聚合物。

配位作用是指一种分子间的相互作用方式，其中一个分子中的原子以孤对电子的形式与另一个分子中的金属离子或含金属离子的配体产生键合。

这种键合方式与传统的共价键不同，它是一种通过静电作用和范德华力来维持的非共价键。

因此，超分子聚合物的形成不需要共价键的形成，而是由分子间的相互作用所决定的。

超分子聚合物的形成是一个自组装过程。

在这个过程中，具有配位作用的分子会自发地形成一种有序的结构，这种结构类似于传统的共价键聚合物中的晶格结构。

这种自组装过程能够在非常宽的范围内进行，因为配位作用是一种非常普遍的相互作用方式。

因此，超分子聚合物的形成能够在不同的条件下进行，例如在不同的溶剂中或在不同的温度下。

超分子聚合物的形成是一个非常有趣的研究领域。

由于超分子聚合物的形成是由分子间的相互作用所决定的，因此可以通过调节分子间的相互作用来控制超分子聚合物的形态和性质。

例如，可以通过改变分子的结构、溶剂的性质、温度等因素来控制超分子聚合物的形态和性质。

这种控制性质为超分子聚合物在材料科学、化学传感器、药物传递等领域中的应用提供了很大的潜力。

在超分子聚合物中，配位作用通常是由含金属离子的配体与具有孤对电子的分子相互作用所形成的。

这种配位作用在许多领域中都有着广泛的应用。

例如，在催化反应中，金属离子与分子中的反应物相互作用，从而促进反应的进行。

在生物学中，金属离子与蛋白质或核酸中的配体相互作用，从而形成生物分子的结构和功能。

超分子聚合物是一种由具有配位作用的分子通过非共价键相互连接形成的聚合物。

由于配位作用是一种非常普遍的相互作用方式，因此超分子聚合物的形成能够在不同的条件下进行。

超分子聚合物的形成是一个非常有趣的研究领域，它为材料科学、化学传感器、药物传递等领域中的应用提供了很大的潜力。

机械互锁聚合物和超分子聚合物的关系-概述说明以及解释1.引言1.1 概述机械互锁聚合物和超分子聚合物是当今材料科学领域中备受关注的两个重要研究方向。

这两种聚合物材料都具有独特的结构和功能，可以在不同领域中应用于各种领域的技术和工程领域。

机械互锁聚合物是一种通过相互锁定的分子结构构成的聚合物。

它们的组成单元之间存在特殊的相互作用，使得它们可以形成高度稳定的结构，并具有优异的力学性能。

机械互锁聚合物的原理是通过将两个或多个分子结构交错地纳入到整个聚合物网络中，从而形成一种网状结构。

这种结构不仅在物理上具有高度的稳定性，而且可以通过外部刺激（如拉伸或压缩）来控制其形状和性能。

超分子聚合物则是一类基于化学键以外的非共价相互作用构建的聚合物。

这些非共价相互作用可以包括氢键、离子键、范德华力等等。

超分子聚合物在材料科学领域中备受关注，原因在于其独特的结构和性能。

这些非共价相互作用可以使得超分子聚合物具有可逆性、自愈合性、自组装性等特点，从而赋予材料可控性和可调性。

机械互锁聚合物和超分子聚合物之间存在着密切的关系。

一方面，机械互锁聚合物的结构往往可以通过超分子相互作用来构建。

例如，通过氢键或离子键等非共价键将不同的分子结构连接在一起形成机械互锁结构。

另一方面，超分子聚合物的稳定性和动力学性质往往可以通过机械互锁来进行调控。

例如，通过外界的应力作用，可以改变超分子聚合物的结构，从而调节其性能。

综上所述，机械互锁聚合物和超分子聚合物在结构和性能上存在着密切的关系。

通过深入研究这两类材料的特性和应用，可以为我们设计和制备具有特定功能和性能的材料提供新的思路和方法。

然而，目前对于机械互锁聚合物和超分子聚合物的研究还处于起步阶段，需要进一步深入研究和探索。

未来的研究方向包括但不限于合成新型的机械互锁聚合物和超分子聚合物、探索其在能源、环境和生物医学等领域的应用等。

这些研究将进一步推动材料科学的发展，并为我们创造更加绿色、高效和可持续的材料系统提供新的途径。

聚合物和超分子的结构与功能设计聚合物和超分子是两种常见的高分子材料，它们的设计和结构对于物质的性质和功能有着重要的影响。

本文将从聚合物和超分子的结构入手，探讨它们的功能设计和应用。

一、聚合物的结构与功能设计聚合物是由大量单体分子通过化学键结合而成的高分子材料。

其结构与功能的设计需要考虑以下几个因素：1.单体结构的选择聚合物的性质和功能取决于单体结构的选择。

例如，聚甲醛醇酸酐具有良好的膜化性能，可用于制备氧气和二氧化碳的透析膜；聚丙烯酸钠具有良好的水溶性和吸水性，可用于制备生物可降解的水凝胶。

2.聚合度的选择聚合度是指聚合物链上单体分子的数量。

聚合度越高，分子量越大，聚合物的物理性质和化学性质也会有所改变。

例如，聚乙烯醇的溶解性、粘度和熔点均随聚合度的增加而增加；聚亚麻酸乙酯的熔点则相反，随聚合度的增加而降低。

3.交联和支链结构的引入在聚合物结构中引入交联或支链结构可改善其物理性质和化学稳定性。

例如，聚乙烯醇和聚苯乙烯经交联处理后可用于制备高吸水性树脂和吸附树脂；引入支链结构可增加聚合物的分子链数目，提高其热稳定性和机械强度。

4.共聚物的引入将不同单体结构的聚合物进行共聚可得到性能更为优异的材料。

例如，将苯乙烯和丙烯腈作为单体共聚，可得到聚苯乙烯-丙烯腈共聚物，具有较高的力学性能和化学稳定性；将四氢呋喃和苯乙烯作为单体共聚，可得到聚四氢呋喃-苯乙烯共聚物，具有良好的溶解性和纳米粒子自组装能力。

二、超分子的结构与功能设计超分子是由分子之间的非共价作用力引起的具有较复杂结构和功能的分子体系。

其结构和功能的设计需要考虑以下几个因素：1.非共价作用力的选择超分子的结构和功能取决于分子之间的非共价作用力。

例如，氢键、π-π堆积和静电作用可用于制备包含芳香环的大环分子；茂金属夹心结构与较强的金属-配体配位作用可用于制备具有催化活性的分子体系。

2.空间构型的设计超分子的性质和功能还取决于其空间构型。

例如，合理设计超分子现场可利用范德华力控制分子的排列方式，从而实现有序自组装和分子识别等功能。

超高分子量聚合物的合成和应用超高分子量聚合物是指分子量在1×10^6以上的聚合物。

它具有优异的物理和化学性质，因此在材料科学、生命科学、医学、环境工程、电子工程、能源科学等领域都有着广泛的应用。

在本文中，我们将重点介绍超高分子量聚合物的合成方法和几种典型应用。

一、超高分子量聚合物的合成方法（一）自由基聚合法自由基聚合法是目前应用最广泛的聚合物合成方法。

该方法是通过自由基引发剂引发单体的自由基聚合反应得到高分子。

它具有反应条件温和、反应速度快、反应体系简单等优点。

但是在聚合反应中还会产生分子间交联反应，导致分子量分布不均，影响单体分子量的控制，进而影响材料的性能。

（二）离子聚合法离子聚合法是通过电离的单体来引发聚合反应，从而获得高分子的方法。

因为离子聚合法具有分子间结构的单一性，确保了分子量分布的均匀性，所以可以控制聚合反应中单体分子量和分子序列的规则程度。

同时，离子聚合法还可以获得多功能单体，从而使合成的高分子材料具有更加优异的性能。

（三）金属催化剂聚合法金属催化剂聚合法可以在更加温和的条件下，通过金属催化剂引发单体的聚合反应，获得超高分子量聚合物。

这种方法可以有效避免聚合反应中的副反应，并且可以控制单体的分子量分布和结构。

二、超高分子量聚合物的应用（一）高分子纤维高分子纤维是超高分子量聚合物在工业上的应用之一。

因为它具有强度高、密度小、耐磨损、耐高温等优点，因此被广泛地应用于航空航天、高速公路、水利工程、吸油毡等领域。

例如，用超高分子量聚乙烯制成的高分子纤维可以被用于制作防弹衣。

（二）高分子薄膜高分子薄膜是超高分子量聚合物在微电子封装、显示屏技术、传感器技术等领域中的应用。

它具有高透过率、高机械强度、耐腐蚀、耐候性等优点。

例如，用超高分子量聚合物做成的薄膜可以被应用于太阳能电池板的制造。

（三）高分子吸附剂高分子吸附剂是超高分子量聚合物在环境工程领域中的应用。

具有体积小、吸附性能优异、可重复使用等特点，使用超高分子量聚合物的高分子吸附剂，可以有效净化水处理、空气净化、废气处理等领域。

超高强度、极高韧性的超分子聚合物材料塑料制品是我们日常生活必不可少的东西，然而，大量的废弃塑料已经造成了巨大的环境问题。

因此开发一种可回收、可重复使用的聚合物材料是迫在眉睫的。

由于聚合物材料的机械强度很大程度上决定了其应用性和可靠性，于是，开发同时具有高强度和高韧性的材料成为了焦点。

虽然说动态交联技术已经被应用于其中，但是得到的材料往往无法兼具高强度和高韧性。

传统上，更好的韧性源于高强度和良好延展性的结合，但这两种特性均为材料单一的特性。

仿生学策略很好的解决了这一问题，但是目前很少报道大规模生产具有高强度、高韧性、刚性好的可加工、可回收的聚合物材料。

基于以上问题，来自吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室的刘小孔教授课题组，开发了一种同时具有超高强度和极高韧性的聚合物材料，并且还具有可延展性、自愈性和生物降解性。

其韧性高ca. 395.2 MJ m­3,抗张强度和杨氏模量为ca.104.2Mpa、ca.3.53GPa，韧性甚至超过了世界上韧性最强的蜘蛛丝(354 MJ m­3)和大多数工程塑料。

1. 合成策略图1 TA­PV A复合物的合成TA­PV A复合材料是通过具有高密度氢键的树枝状分子天然单宁酸（TA）和可生物降解线性聚合物聚乙烯醇（PV A）进行拓扑限制而制成的。

在酸性条件下简单地将TA和PV A掺入水溶液中会形成TA­PV A复合物，形成沉淀，通过压缩成型法将其加工成所需形状的干燥的TA­PV A复合产品。

关键是通过高密度的可逆键使柔性聚合物链交联，同时重要的是，通过树突状分子将聚合物链在拓扑上限制为互穿的三维（3D）簇。

2. TA­PV A复合材料的机械性能图2 TA­PV A复合材料的机械性能通过力学拉伸测试，研究者对不同组成的TA­PV A复合材料和PV A膜进行了机械性能测试。

可以看到，由于TA与PA之间最高密度的氢键，TA­PV A45复合材料展现出最好的机械性能表现(图2d)。

超分子聚合物在功能材料中的应用在当今科技迅速发展的时代，材料科学领域的创新不断推动着各个行业的进步。

其中，超分子聚合物作为一种新兴的材料，正逐渐展现出其在功能材料中的巨大潜力。

超分子聚合物，顾名思义，是基于超分子化学原理构建的聚合物体系。

与传统聚合物不同，超分子聚合物中的单体通过非共价键相互作用（如氢键、范德华力、ππ堆积等）进行组装和结合。

这种独特的结构特性赋予了超分子聚合物许多优异的性能和广泛的应用可能性。

首先，超分子聚合物在药物传递领域表现出了显著的优势。

由于其非共价键的动态性质，超分子聚合物可以响应外界环境的变化，如 pH 值、温度和酶的存在等。

这使得它们能够在特定的生理条件下实现药物的控释。

例如，在肿瘤组织中，其微环境通常呈现出较低的 pH 值和较高的温度。

设计具有 pH 和温度响应性的超分子聚合物药物载体，能够在肿瘤部位特异性地释放药物，提高治疗效果的同时降低对正常组织的毒副作用。

在传感器领域，超分子聚合物也发挥着重要作用。

利用超分子聚合物与分析物之间的特异性相互作用，可以实现对各种物质的高灵敏度检测。

例如，基于荧光共振能量转移（FRET）原理，将荧光团引入超分子聚合物体系中。

当分析物与超分子聚合物结合时，会引起聚合物结构的变化，从而导致荧光信号的改变。

这种荧光传感器具有响应速度快、选择性好等优点，在环境监测、生物医学诊断等方面具有广阔的应用前景。

超分子聚合物在自修复材料方面的应用也备受关注。

传统材料在受到损伤后往往难以自行修复，而超分子聚合物由于其非共价键的可逆性，能够在受到外界刺激时重新排列和结合，实现材料的自修复功能。

这对于延长材料的使用寿命、提高材料的可靠性具有重要意义。

例如，在汽车涂料、电子设备外壳等领域，自修复超分子聚合物涂层可以有效地减少划痕和磨损，提高产品的外观和性能。

此外，超分子聚合物在智能材料领域也有着广泛的应用。

通过合理设计超分子聚合物的结构和组成，可以使其对光、电、磁等外界刺激产生响应，从而实现材料的智能化。

超分子聚合方法超分子聚合是一种基于超分子化学原理的合成方法，通过分子间的非共价相互作用来实现高分子化合物的合成。

它与传统的共价键连接的聚合方法相比，具有独特的优势和应用潜力。

本文将介绍超分子聚合的原理、方法和应用领域。

一、超分子聚合的原理超分子聚合是基于分子间相互作用的自组装过程。

通过合适的配体和配位体之间的相互作用，可以形成稳定的超分子结构。

这些相互作用包括氢键、离子键、范德华力、π-π堆积等。

通过这些相互作用，可以将分子有序地组装起来，形成高分子化合物。

二、超分子聚合的方法1. 配位聚合：通过配位作用将有机配体和金属配位体连接起来，形成稳定的超分子结构。

例如，通过铜离子和有机配体之间的配位作用，可以形成具有特定结构和性质的聚合物。

2. 氢键聚合：通过氢键作用将分子有序地组装起来，形成超分子结构。

例如，通过氢键作用将有机酸和有机碱连接起来，形成具有特定结构和性质的聚合物。

3. 疏水相互作用聚合：通过疏水相互作用将分子聚集在一起，形成超分子结构。

例如，通过疏水相互作用将疏水基团含量较高的分子组装起来，形成具有特定结构和性质的聚合物。

三、超分子聚合的应用领域1. 功能材料：超分子聚合可以用于合成具有特定功能的材料，如传感材料、光电材料、药物递送材料等。

通过调控超分子结构，可以实现对材料性能的精确调控。

2. 生物医学应用：超分子聚合可以用于合成生物医学材料，如人工血管、组织工程支架等。

通过调控超分子结构，可以实现对材料的生物相容性和生物降解性的调控。

3. 分子识别：超分子聚合可以用于分子识别和分子传感。

通过调控超分子结构，可以实现对特定分子的选择性识别和检测。

4. 环境保护：超分子聚合可以用于环境污染治理和污水处理。

通过调控超分子结构，可以实现对污染物的吸附和分离。

总结：超分子聚合是一种基于超分子化学原理的合成方法，通过分子间的非共价相互作用来实现高分子化合物的合成。

它具有独特的优势和应用潜力，在功能材料、生物医学、分子识别和环境保护等领域具有广泛的应用前景。

超分子聚合物Supramolecular polymers的研究进展XXX（华中师范大学xx学院，20xx级，x班，学号：20xx21xxxx）摘要：介绍了超分子聚合物领域的研究进展及其应用,阐述了其主要类别(如氢键超分子聚合物、配合物型超分子聚合物、π-π堆积超分子聚合物及离子效应超分子聚合物), 超分子聚合物工程(加工与应用)方面发展和应用前景。

关键词：超分子化学超分子聚合物氢键金属配位1937年Wolf[1]首次提出超分子( Supermolecule )这一术语，引起了社会极大的反响，而法国科学家Lehn J.M .[2]第一次系统性地研究并定义超分子，为超分子化学和超分子聚合物化学的发展做出了重要贡献,使他获得了1987年的诺贝尔化学奖。

超分子的发现，打破了分子只能以共价键的形式结合，标志着分子化学史上的一大飞跃。

在超分子化学中，非共价键相互作用、分子识别和自组装是三个最重要的概念。

非共价键包括静电作用力、氢键、范德华力、给体一受体相互作用和金属离子配价键等[3]。

非共价键的键能远小于共价键，但通过非共价键的自组装能生成稳定的超分子和超分子聚合物。

超分子聚合物定义为重复单元经可逆的和方向性的非共价键相互作用连接成的阵列[3，4]，它的诞生和发展起源于超分子化学，此后，以非共价键为主的超分子聚合物成为了科学家研究的一大热点。

1超分子超分子化学可定义为研究分子组装和分子间键的化学[5]。

超分子化学的研究对象是基于分子间弱的相互作用（如非共价键）形成的分子聚集体。

非共价键主要包括氢键、静电作用、范德华力和疏水效应。

作为超分子相互作用的主要结合力,虽然强度远不如共价键,但对温度、溶剂等外部条件的变化具有高度的响应性能,使材料的各种可逆性能变为可能。

正是这种可逆性能使超分子材料在分子器件、传感器、药物缓释、细胞识别、膜传递等方面有着重要作用。

人们认为,超分子聚合物是一种新材料,它不仅具有各种可逆特征[6]（见图1）,更重要的是组装的灵活性。

基于葫芦脲的超分子聚合物研究进展摘要：超分子化学研究中，大环主体化合物是主客体化学的基石，其结构通常为具有多个重复单元的环状低聚物。

主体与客体分子以弱相互作用链接，这种主客体复合物的形成，通常具有高选择性和动态可逆性，具有特殊的动力学性质，可用于构筑可逆的刺激响应性材料并应用于多种领域。

葫芦[n]脲（CB）是一种是由亚甲基单元和甘脲单元组成的笼状主体化合物。

得益于良好的结构刚性和适宜的空腔尺寸，葫芦脲在超分子化学、聚合物材料、发光材料等领域内的受到关注，具有良好的应用前景。

本文对近期基于葫芦脲的主客体化学在超分子聚合物研究进展进行了简要整理。

关键词：葫芦脲；主客体相互作用；超分子聚合物超分子化学是一门多学科交叉的学科，在过去的几十年的发展中，围绕其定义——“超越分子的化学”，化学家们开展了一系列的挑战性的跨领域学科的研究，在分子识别与催化、纳米材料、凝胶材料、生物材料等多种领域中均取得了广泛的应用，并产生了叫深远的科学影响[1]。

由于其重要的科学研究意义，超分子化学家于1987年和2016年两次获得诺贝尔化学奖[2-6]。

超分子化学侧重于通过非共价弱相互作用力，如氢键、π-π堆积、静电作用、亲疏水作用、金属配位作用等，将多个组分组装更高阶的复杂体系。

这些复杂体系通常具有高的选择性和特殊的响应性，或者可以通过互补组分之间的可逆结合赋予超分子结构特殊的物理和化学性质，从而应用于构筑具有可逆的刺激响应性材料，在化学传感、材料科学以及生物医药等多种领域中有广泛的应用前景[7]。

在众多的超分子化学研究中，大环主体分子是重要的研究对象和理论模型。

传统的大环主体化合物是由一系列重复基元片段构筑的环状低聚物，如冠醚、环糊精、杯芳烃、葫芦脲和柱芳烃等。

这些主体分子可以通过不同的相互作用力，包裹客体分子，从而构筑高阶的复杂超分子组装体系[8-12]。

图1.葫芦脲的结构及其常见同系物葫芦[n]脲（Cucurbit[n]uril，CB）是新一代主体分子，因其整体结构形似葫芦，故将其命名为葫芦脲。

UPy体系是一种超分子聚合物，其具有特殊的结构性质和性能。

这种聚合物容易进行结构修饰，可以通过简单化学反应引入某些特殊的官能团，例如共轭低聚物、碳纳米管、金属或无机材料表面和足球烯等，从而形成具有特殊性质的超分子聚合物。

UPy体系中的氢键自聚合超分子聚合物是一种基于氢键作用的超分子聚合物。

这种聚合物的特点是具有质子供体即X-H，质子受体即含孤对电子的Y，以及多个氢
键（2个或更多）的组合基元。

由于含有多个氢键，这种超
分子聚合物的抗蠕变性能较好，可以作为稳定的弹性体材料使用。

此外，UPy体系还具有热稳定性高、可加工性能好的优点。

在UPy体系中，脲基嘧啶酮（UPy）之间的四重氢键在氯仿中的结合常数高达107M−1，这使得在有机溶剂中能够
构筑高分子量的超分子聚合物。

这种聚合物在稀溶液中表现出类似传统聚合物的性质，并且可以在有机溶剂中溶解，易于分离和回收。

在制备这种超分子聚合物时，可以采用多种策略，例如使用简单的化学反应引入官能团、利用氢键自聚合作用等。

这些策略能够为设计超韧超分子聚合物以及高分子材料提供一定的指导。

同时，UPy体系还可以作为超分子扩链剂应用于其他材料的增韧，表明其具有广泛的应用前景。

总的来说，UPy体系的氢键自聚合超分子聚合物是一种具有特殊结构和性能的超分子聚合物，在材料科学、化学和生物学等领域具有重要的应用价值。