隨著時代的發(fā)展，現(xiàn)代社會對材料可循環(huán)、可降解、可再生的要求日益提高，生物可降解熱塑性彈性體也成為近年來高分子材料領域的一大研究熱點。但相較于傳統(tǒng)彈性體材料，生物可降解熱塑性彈性體在強度、韌性、回彈性等方面還需要進一步提升，因此，開發(fā)新的材料構筑方式和策略顯得尤為關鍵。
李志波/馬遠馳教授團隊最近提出了一種“存儲-釋放”的拉伸誘導結晶策略構筑高強、高韌、生物可降解的熱塑性聚酯彈性體。團隊僅使用兩種半結晶性聚酯（L-聚乳酸PLLA和聚己內酯PCL）的前提下，通過將兩者以交替多嵌段[(PLLAx-b-PCLy-b-PLLAx)n，簡寫為(Lx-Cy-Lx)n]的方式進行共價連接（圖1），使得到的線形多嵌段共聚酯具有較低的靜態(tài)結晶度（相當于“存儲”其結晶潛力），從而有利于其在拉伸下以應變誘導結晶的形式將潛力“釋放”出來，顯著增加材料在大應變下的能量耗散能力。通過半結晶性軟段PCL的引入，材料的彈性/塑性可由PCL的結晶度進行簡便的調控。因此，通過控制多嵌段中的PLLA-PCL“周期”，該團隊制備了一系列具有從熱塑性彈性體到形狀記憶材料，再到熱塑性塑料的(Lx-Cy-Lx)n型多嵌段聚酯，部分樣品兼具極高的拉伸強度、斷裂伸長率和彈性回復率，超越了目前絕大多數(shù)商品化（石油基）熱塑性彈性體的性能（圖2）。
圖1.多嵌段共聚酯(Lx-Cy-Lx)n的合成路徑
圖2.本工作中彈性體樣品的拉伸強度(σult)、斷裂伸長率(εb)、楊氏模量(E)和彈性回復率(Elastic Recovery,E.R.)與已有材料的比較。
綜上，該工作以較為常見的環(huán)內酯單體（L-丙交酯和己內酯）為構筑基元，通過簡單的化學合成方式制備了一系列兼具高強度、高韌性和高回彈的生物可降解熱塑性材料。其中所蘊含的對半結晶嵌段結晶潛力的“存儲-釋放”設計，可作為解決高分子材料“剛-韌矛盾”的一種潛在途徑，擴展到其他半結晶性生物可降解材料的設計中，為該類材料帶來靈活多變的構筑多樣性及易于調控的力學響應性。
該工作以研究論文的形式在線發(fā)表于Angew. Chem. Int. Ed.(https://doi.org/10.1002/anie.202417627),論文第一作者為青島科技大學高分子學院碩士研究生苗祥雨，通訊作者為青島科技大學高分子學院馬遠馳副教授和李志波教授。該工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、山東省自然科學基金等項目的資助。
