(整理)协同超分子聚合.

超分⼦材料——发展新型材料的突破⼝超分⼦组装是⾃下⽽上创造新物质和产⽣新功能的重要⼿段。

利⽤该⽅法可以构筑多级组装结构，获得动态、多功能及⾼性能的超分⼦材料。

超分⼦材料中分⼦间的可逆弱相互作⽤为组装体的结构形态与功能调控提供了可能，从⽽赋予材料以刺激响应性以及⾃修复等优异性能。

在分⼦化学研究中，⼈们在不断深化对经典化学键认识的同时，也更多地认识到了分⼦间相互作⽤的重要性。

到了20世纪70年代，法国的J. M. Lehn教授提出超分⼦化学的概念，并因此在1987年与其他两位美国学者⼀起荣获诺贝尔化学奖，将超分⼦化学、分⼦识别和主客体化学推向科学发展的前沿，从此开启了⼈类利⽤超分⼦化学认识世界的新层⾯。

到了今天，超分⼦相互作⽤不仅被各个领域的科学家⼴泛接受，⽽且被⽤于获得⼤量⽤传统⽅法难以获得的新材料。

吉林⼤学的研究集体在国际合作中，在德国科学院院⼠H.Ringsdorf教授（德国Mainz⼤学）和法国科学院院⼠J. M. Lehn教授（法国Strasbourg⼤学）等的引领下，于20世纪80年代末进⼊超分⼦化学研究领域。

为了推动超分⼦研究在国内的开展，吉林⼤学沈家骢教授和张希教授与两位国际先驱者于90年代共同组织了包括“超分⼦体系⾹⼭科学会议”在内的⼀系列超分⼦化学⽅⾯的国际会议，以超分⼦体系（supramolecular system）为中⼼课题，不仅提⾼了对超分⼦发展的认识，也在国内培养了⼀批研究⾻⼲，有效地推动了国内相关研究的快速发展。

吉林⼤学的超分⼦体系研究以层层组装复合膜与纳⽶微粒为起点，以能源材料（发光）为重点，聚焦在超分⼦结构构筑与功能导向的超分⼦材料，并以发现新结构作基础、功能扩展和材料导向为⽬标。

研究集体依托“超分⼦结构与材料教育部重点实验室”开展⼯作，并于2010年正式升格为国家重点实验室。

实验室围绕超分⼦材料的核⼼⽬标，从基础做起，开展系统研究。

⽬前已经发展和建⽴了若⼲个超分⼦材料体系，如超分⼦光电材料体系、以⾦属-离⼦簇为基元的⽆机-有机杂化体系、微粒复合材料体系、精准组装动态材料体系，以及蛋⽩质组装体系等，这些都将在本书逐章加以介绍。

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。

超分子离子聚合物
超分子离子聚合物是一类具有超分子结构的离子聚合物。

在这类材料中，离子之间通过非共价键（如氢键、范德华力等）相互作用而形成超分子结构，这些离子之间的相互作用可以影响材料的性质和结构。

以下是一些关于超分子离子聚合物的特点和应用：
1.结构多样性：超分子离子聚合物的结构可以通过调控离子之间的非共价键相互作用而变化。

这种多样性使得超分子离子聚合物具有丰富的结构和性能。

2.可逆性：由于超分子结构的特点，超分子离子聚合物通常具有可逆性，可以在外部刺激（如温度、溶剂、pH等）下发生结构的改变和重组。

3.功能性：超分子离子聚合物常常具有多种功能性，例如药物缓释、智能响应、分子识别等，这些功能使得其在医药、材料科学等领域有着广泛的应用前景。

4.自组装能力：超分子离子聚合物具有自组装能力，能够形成特定的结构，例如微胶囊、纳米粒子等，这种自组装能力为其在纳米材料制备和应用方面提供了可能性。

5.可控性：通过调控离子之间的相互作用，可以实现对超分子离子聚合物的结构、性能和功能的精确控制，从而满足不同应用领域的需求。

6.应用领域：超分子离子聚合物在药物传递、仿生材料、纳米技术、生物传感器、智能材料等领域具有广泛的应用前景，为解决医药和材料科学中的重要问题提供了新的思路和方法。

总之，超分子离子聚合物作为一种新型的材料体系，具有结构多样性、可逆性、功能性、自组装能力、可控性等特点，为其在医药和材料科学等领域的应用提供了广阔的发展空间。

聚合物材料中的超分子结构聚合物材料是指由重复单元组成的高分子材料，广泛应用于工业领域、医药领域、电子领域等。

聚合物的性能与结构密切相关，而超分子结构作为一种新型的材料构建理念，在聚合物材料中得到了广泛应用。

1. 超分子结构的概念超分子结构是指分子之间通过非共价作用力（如氢键、范德华力等）相互作用形成的结构。

与共价结构相比，超分子结构具有更为灵活的结构构建方式。

其中，氢键是较为常见的非共价作用力之一，能够在分子之间形成稳定的相互作用。

2. 聚合物中的超分子结构聚合物中的超分子结构是指基于聚合物材料自身性质所形成的分子间相互作用结构，可以通过调节聚合物材料的化学组成、分子量、分子结构等途径进行控制。

其中，氢键、疏水相互作用等是构建聚合物超分子结构的较为重要的非共价相互作用方式。

通过这些相互作用方式，能够控制聚合物材料的物理性质、化学性质等。

3. 聚合物中的超分子结构的应用聚合物中的超分子结构具有较为广泛的应用前景。

其中，一些具有特殊性质的聚合物材料，如超分子聚合物、自组装聚合物、智能型超分子材料等，已经成为当前材料科学中的研究热点。

超分子聚合物是指通过调节聚合物材料分子结构、分子量等特征，组装形成具有特殊性质的超分子结构的一类聚合物材料。

与传统聚合物材料相比，超分子聚合物具有更高的结构可控性和物理化学性质可调性。

通过超分子聚合物的构建，可以实现对材料性质的精确调控，例如实现自组装、非线性光学、电子和离子传输、仿生智能材料等。

自组装聚合物是指通过聚合物分子间的相互作用力，自发形成具有不同形态或形貌的结构。

自组装聚合物结构可能是均一的周期性的晶体结构，也可能是无序的微观结构。

自组装聚合物可应用于生物材料、光电材料、催化材料等方面，具有广泛的应用前景。

智能型超分子材料是指具有响应性能的一类超分子材料。

这类材料可以通过外部刺激（如温度、光、电磁场、化学成分等），调控超分子结构的形成和解离。

智能型超分子材料可以应用于温敏材料、光响应材料、药物递送材料等方面，具有广泛的应用前景。

协同凝集反应引言协同凝集反应是一种重要的化学反应，其在有机合成和材料科学中具有广泛的应用。

本文将详细探讨协同凝集反应的定义、机理、应用以及未来的发展方向。

定义协同凝集反应是一种通过两个或多个分子之间的相互作用来实现分子聚集的反应。

在这种反应中，分子通过非共价键的形成而聚集在一起，形成更大和更复杂的结构。

协同凝集反应通常由两个部分组成：凝聚子和凝聚剂。

凝聚子是能够提供凝聚位点的分子，而凝聚剂是与凝聚子相互作用并促使其聚集的分子。

机理协同凝聚反应的机理涉及分子间的相互作用和键的形成。

这些相互作用可以是氢键、范德华力、π-π相互作用、电荷转移等。

当凝聚子和凝聚剂接近时，它们之间的相互作用会导致分子的重新排列和键的形成。

这些新的键能够强化凝聚子和凝聚剂之间的相互作用，从而促使它们更紧密地聚集在一起。

协同凝聚反应通常是可逆的，因此可以通过改变反应条件来控制聚集的程度和结构。

应用协同凝聚反应在有机合成和材料科学中有许多应用。

以下是一些常见的应用示例：1. 多肽和多糖的合成协同凝聚反应可以用于合成多肽和多糖。

通过选择适当的凝聚子和凝聚剂，可以在反应中引入特定的功能基团，并控制聚集的结构和形状。

这对于合成具有特定生物活性的多肽和多糖非常有用。

2. 超分子材料的制备协同凝聚反应可以用于制备各种超分子材料，如聚合物、纳米颗粒和胶体颗粒。

通过控制凝聚子和凝聚剂之间的相互作用，可以调控超分子材料的性质，如形状、大小、稳定性和光学性质。

3. 药物传递系统的设计协同凝聚反应可以用于设计新型的药物传递系统。

通过将药物与凝聚子结合，可以实现药物的控制释放和靶向传递。

这种药物传递系统可以提高药物的疗效，减少副作用，并改善患者的治疗体验。

4. 功能性涂层的制备协同凝聚反应可以用于制备功能性涂层，如防水涂层、抗菌涂层和光学涂层。

通过将凝聚子和凝聚剂聚集在基底表面上，可以形成具有特定功能的涂层。

这些涂层可以应用于各种领域，如建筑材料、医疗器械和光学器件。

以下红色部分为未能在文献和书籍中找到确定定义的词条，如果有更好的解释希望及时共享。

1.自动加速效应（Trommsdorf-Norrish/auto-acceleration）：自由基聚合中体系黏度随转化率提高后，链段重排受到阻碍，活性端基甚至可能被包埋，双基终止困难，自由基寿命延长，但这一转化率下，体系黏度还不足以妨碍单体扩散，链增长速率常数变动不大，从而使加速显著．分子量也同时迅速增加。

2.溶剂化作用（solvent effect）：对于高分子的溶解过程，溶剂化作用是溶剂和溶质相接触时，分子间产生相互作用力，此作用力大于溶质分子间的内聚力，从而使溶质分子分离，并溶于溶剂中。

对于离子聚合与电解质，溶剂化作用是溶剂分子通过它们与离子的相互作用，而累积在离子周围的过程。

该过程形成离子与溶剂分子的络合物，并放出大量的热。

溶剂化作用改变了溶剂和离子的结构。

3.阳离子聚合（cationic polymerization）：由阳离子引发而产生聚合的反应的总称。

阳离子活性很高，极易发生各种副反应，很难获得高分子量的聚合物。

碳阳离子易发生和碱性物质的结合、转移、异构化等副反应。

阳离子聚合引发剂属于亲电试剂，包括质子酸、路易斯酸和高能辐射三种。

4.阴离子聚合（anionic polymerization）：由阴离子引发而产生的聚合反应的总称。

凡电子给予体如碱、碱金属及其氢化物、氨基化物、金属有机化合物及其衍生物等都属亲核催化剂。

阴离子聚合反应常常是在没有链终止反应的情况下进行的。

当重新加入单体时，反应可继续进行，分子量也相应增加。

因此也称为活性聚合。

5.异构化（isomerization）：改变化合物的结构而不改变其组成和分子量的过程。

一般指有机化合物分子中原子或基团的位置的改变。

6.链转移（chain transferring）：链转移指活性链自由基与聚合物反应体系中的其他物质分子之间发生的独电子转移并生成大分子和新自由基的过程。

超分子聚合物功能材料文献综述超分子聚合物功能材料文献综述--关于荧光超分子聚合物的一些应用把单体结构组元之间由非共价键这种弱分子间相互作用组装而成的分子聚集体称为分子聚合物。

简单地说，在超分子聚合物中，单体是通过非共价键结合在一起的。

之所以将其称为超分子聚合物，一方面是因为这种聚集体中的长链或网络结构类似聚合物的结构；另一方面，时候因为弱分子间作用力赋予这种材料各种软性的类聚合物性能。

超分子聚合物根据共价键结合力的不同主要分为氢键超分子聚合物，配合物型超分子聚合物，π-π堆积超分子聚合物。

含有多种非共价键力的超分子则被称为混合型超分子聚合物。

超分子聚合物化学是超分子化学与高分子化学的交叉学科。

超分子聚合物的聚合度N ≈K×C^(1/2)，其中K为结合常数，C为单体浓度。

目前超分子聚合物的表征上还存在一定的困难，尤其是分子量的表征。

本文结合超分子聚合物的结构，主要阐述了荧光超分子聚合物的应用和制备及其性质。

一、超分子聚合物作为Pd2+荧光探针TPE（四苯基乙烯），是一种荧光发色团，当浓度增加或者在固态时，会发出荧光。

传统的有机荧光发色团在浓溶液和固态时不发光，而在稀溶液中发强光。

TPE的发光机制使其是很好的与超分子对接的荧光分子，这是由于超分子聚合物的形成只能在高浓度的形式下形成。

本文介绍了一种基于冠醚主客体相互作用机制形成的超分子聚合物。

由于TPE的荧光诱发机制，使得TPE呈现出更好的荧光发射特性。

有趣的是，当加入Pd2+后，其荧光强度骤减，因此可以利用这一特性来检测Pd2+。

总之，通过主客体的相互作用利用冠醚做基底，用TPE作为发色团，形成的线状荧光超分子聚合物。

超分子聚合物的从TPE基团获得的AIE的性质不仅出现在溶液中，同时也出现在固态中，而且都比在单体中高。

而且由于Pd2+和1,2,3三唑基的相互协调作用。

随着Pd2+的加入，荧光强度迅速减少。

这使得这种超分子聚合物可以作为Pd2+的荧光探针[1]。

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。

第24卷　第5期大学化学2009年10月　今日化学超分子聚合物:自组装的高分子阎云(北京大学化学与分子工程学院　北京100871) 摘要　简单介绍基于氢键、主客体化学、以及金属配位作用形成超分子聚合物的研究进展,着重概述了金属配位超分子聚合物的形成、特点及其与异电荷物质的静电自组装。

最近10年,超分子聚合物作为一种通过非共价键形成的自组装的高分子在高分子和小分子自组装领域备受瞩目。

顾名思义,这类分子具有超分子和聚合物的双重特点。

说它是超分子,是因为这类分子是由小分子单体通过氢键、主客体化学、配位键等非共价键连接而成的分子自组装结构;说它是高分子,是因为这样的自组装结构拥有数量众多的重复单元,就像由许多结构基元聚合而成的高分子一样。

不同的是,传统的高分子一般是在引发剂存在下,在一定温度和压力下通过聚合反应形成的,其聚合物骨架是由共价键连接的单体形成的。

而超分子聚合物多为具有双官能团的单体在合适的溶剂中通过分子自组装自发形成的,不需要任何引发剂。

由非共价键首尾连接的小分子单体构成了聚合物骨架。

超分子聚合物骨架中非共价键的存在,使得这类分子的聚合与解聚可以非常容易地发生,这赋予了这类物质独特的机械、电子以及光学性质。

本文介绍氢键、主客体化学以及配位作用驱动的超分子聚合物的形成及特点,并着重介绍金属配位超分子聚合物,以及基于金属配位超分子聚合物的高级静电自组装。

1　氢键诱导的超分子聚合物———可自愈及修补的高分子 氢键诱导形成的超分子聚合物一般发生在两个能够形成多重氢键的分子体系。

两个分子中至少有两对互为对方的质子给体和受体的官能团,每个官能团都能与对方分子的官能团形成多重氢键。

超分子化学的开创者Lehn及其合作者[1]利用氢键形成的榫卯结构在具有双官能团的ADA2ADA型质子给体与DAD2DAD型质子受体的1:1混合体系中通过自组装形成6氢键连接的单体(A:Accep t or,质子受体;D:Doner,质子给体)(如图1A所示);这样的单体通过位于尾端的给2受体进一步进行自组装,最终形成高分子结构。

超分子化学技术及其应用进展20世纪80年代末, 诺贝尔化学奖获得者J.M.Lehn 创造性地提出了超分子化学的概念，它的提出使化学从分子层次扩展到超分子层次，这种分子间相互作用形成的超分子组装体,带给人们许多认识上的飞跃,认识到分子已不再是保持物性的最小单位。

功能的最小基本单位不是分子而是超分子,功能产生于超分子组装体之中，这种认识带来了飞跃。

据估计,现在已有40 %的化学家要用超分子的知识来解决所面临的科学问题,超分子科学已成为21世纪新思想、新概念和高技术的一个主要源头[1]。

所谓超分子化学[2]，是基于分子间的弱相互作用(或称次级键) 而形成复杂而有序且有特定功能分子聚集体的化学。

不同于基于原子构建分子的传统分子化学,超分子化学是分子以上层次的化学,它主要研究两个或多个分子通过分子之间的非共价键弱相互作用,如氢键、范德华力、偶极/ 偶极相互作用、亲水/ 疏水相互作用以及它们之间的协同作用而生成的分子聚集体的结构与功能。

一、超分子化合物的分类[3]1.1杂多酸类超分子化合物杂多酸是一类金属一氧簇合物，一般呈笼型结构,是一类优良的受体分子，它可以与无机分子、离子等底物结合形成超分子化合物。

作为一类新型电、磁、非线性光学材料极具开发价值，有关新型Keg-gin和Dawson 型结构的多酸超分子化合物的合成及功能开发日益受到研究者的关注。

1.2 多胺类超分子化合物由于二氧四胺体系可有效地稳定如Cu ( Ⅱ) 和Ni ( Ⅱ) 等过渡金属离子的高价氧化态，若二氧四胺与荧光基团相连，则光敏物质荧光的猝灭或增强就与相连的二氧四胺配合物与光敏物质间是否发生电子转移密切相关，即通过金属离子可以调节荧光的猝灭或开启，起到光开关的作用。

大环冠醚由于其自组装性能及分子识别能力而引起人们广泛的重视。

近来，冠醚又成为在超分子体系中用于建构主体分子的一种重要的建造单元。

李晖等利用了冠醚分子的分子识别能力及蒽醌分子的光敏性,设计合成了一种新的氮杂冠醚取代蒽醌分子,并以该分子作为主体分子,以稀土离子作为客体构成超分子体系,并研究了超分子体系内的能量转移过程。

收稿:2005年1月,收修改稿:2005年6月　3通讯联系人　e 2mail :tanglm @基于氢键作用结合的超分子聚合物王毓江　唐黎明3(清华大学化学工程系高分子研究所　北京100084)摘　要　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。

本文在介绍超分子化学、氢键及超分子聚合物的基础上,主要综述了以氢键为结合力的多重氢键作用、羧基(D )与吡啶基(A )作用以及氢键与其它非共价键协同作用形成的超分子聚合物体系,并对超分子聚合物的研究现状及前景进行了评述。

关键词　超分子聚合物　氢键　合成　超分子化学中图分类号:O631;O641.3　文献标识码:A 文章编号:10052281X (2006)02Π320308209Supramolecular Polymers Formed Through H ydrogen 2BondedN oncovalent I nteractionsWang Yujiang Tang Liming3(Institute of P olymer Research ,Department of Chemical Engineering ,Tsinghua University ,Beijing 100084,China )Abstract Supram olecular polymers formed through noncovalent interactions have attracted great attention recently due to their special structures and properties.The supram olecular chemistry ,hydrogen bond and supram olecular polymers are introduced.Supram olecular polymers formed by different hydrogen 2bonded systems ,including multiple 2hydrogen 2bonded interactions ,hydrogen bond formed from carboxylic acids and pyridines ,and multiple interactions including hydrogen bond and other noncovalent bond ,are reviewed in detail.The research status quo and the perspective of supram olecular polymers are discussed.K ey w ords supram olecular polymers ;hydrogen bond ;synthesis ;supram olecular chemistry1　引　言 1967年,美国科学家Pedersen 首先发表了关于冠醚的合成和选择性络合碱金属的报告,揭示了分子和分子聚集体的形态对化学反应的选择性起着重要的作用。

超分子化学一．概念1894年，德国E. Fischer基于“分子间选择性作用”的思想提出了“锁－钥匙”模型，这一思想已形成了现代超分子科学理论的雏形。

上世纪三十年代，胶体化学的一个鼎盛时期，德国K. L. Wolf等创造了“超分子”一词，用来描述分子缔合而形成的有序体系。

1978年，法国J. M. Lehn(诺贝尔化学奖获得者)基于传统的植根于有机化学中的主客体系研究,提出了“超分子化学”的完整概念，他指出：“基于共价键存在着分子化学领域，基于分子组装体和分子间键而存在着超分子化学”。

#超分子至少有两个组分，Lehn借用生物学中已有的概念，分别称为底物和受体。

他对受体的设计进行了综合，最重要的是提出在设计受体时考虑到其结构的刚性与柔性的结合。

典型示范加上他所提出的分子识别(molecular recognition)概念（也是从生物学中“借”来的），从而给超分子的形成过程赋予智能化反应的特点。

虽然, Lehn对自己所提出的分子识别、化学信息学和化学反应智能化等的理论工作并未进一步深化,但人们对分子识别概念的应用，特别是在分子器件和分子自组装作用的研究方面已取得了很大的成绩。

分子识别是自然界生物进行信息存贮、复制和传递的基础，例如基因、酶和生物膜的功能都是基于分子识别的原理得以实现的。

以分子识别为基础，研究构筑具有特定生物学功能的超分子体系，对揭示生命现象和过程具有重要意义，并可能给化学研究带来新的突破；同样以分子识别为基础，设计、合成、组装具有新颖的光、电、磁性能的纳米级分子和超分子器件，将为材料科学提供理论指导和新的应用体系。

超分子化学可以定义为“分子之上的化学”，分子化学主要研究原子之间通过共价键（或离子键）形成的分子实体的结构与功能，而超分子化学则研究两个或多个分子通过分子间作用力结合而成的化学实体的结构与功能。

由于分子间作用力作为化学实体（指有较固定的结构和性质）内的主要键合力的研究尚待深入，但是其意义与作用已提升到20世纪初期的化学键理论同样的高度，并将进一步促进有关超分子化学理论工作的开展。

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。