近日👰🏽‍♀️，意昂學術副主任楊曙光教授課題組在ACS Macro Letters上發表了題為《超彈性氫鍵復合物纖維》（Highly Elastic Fibers Made From Hydrogen-Bonded Polymer Complex）的研究論文並申請發明專利🤳🏽。ACS Macro Letters為高分子領域最優秀雜誌之一📳。這一成果的發布標誌著課題組在彈性纖維研究👩🏼‍🏭、復合物纖維製備、高聚物應用拓展等方面取得重要進展🍫。

圖1.楊曙光教授課題組在ACS Macro Letters上發表了題為《超彈性氫鍵復合物纖維》的研究論文

    彈性纖維一般是通過改變織物物理結構的松緊來實現外彈和回縮💁🏼。此項研究工作提出了一種新的高分子氫鍵復合物纖維製備方法，主要是對氫鍵復合物製備出均相的紡絲溶液來探索彈性纖維的本身設計。首先，通過加入堿抑製復合物高分子鏈間的氫鍵👮🏽‍♂️，製備出均相的紡絲溶液。將紡絲溶液通過該裝置噴絲擠出後🤞🚐，引入酸性物質使高分子鏈間的氫鍵重建纖維凝固成型，由此製備出聚氧化乙烯/聚丙烯酸的高分子氫鍵復合物纖維。在研究過程中，課題組還自主設計製作了專門的微型濕法紡絲裝置並申請獲得發明專利。

圖2. 論文中纖維合成機理圖及纖維SEM照片等

    實驗表明🈁，這種製備方法賦予了氫鍵復合物纖維高彈性、濕敏性等新的性能。製備出的氫鍵復合物纖維斷裂伸長率超過1200%🪆，其彈性伸長的性能大大超過了傳統的聚氨酯（萊卡的主要成分）和天然橡膠纖維（一般伸長率為300-600%）。同時，該纖維還表現出對環境濕度良好的敏感性🤷，濕度越低，彈性越好。

    在這項略顯神奇的由非彈性材料到高彈性纖維的研究工作中，聚氧化乙烯和聚丙烯酸✊🏽，氫鍵復合物纖維中這兩種自身不具備彈性的高分子物質🤸🏽‍♂️，它們間的氫鍵在這場彈性“大變身”中扮演了重要的雙重角色。由於氫鍵本身的力不強，比較柔軟，對小的刺激有大響應，可以充分表現出軟物質的特性🤦🏼‍♀️💁🏼。一方面通過氫鍵很好地抑製聚氧化乙烯的結晶👨🏼‍🚀，從而使其保留良好的柔性；而另一方面🧗‍♀️，動態的氫鍵作用也賦予體系在撤去應力後具有回復力,從而使得纖維展現出優異的彈性。

    隨著科技不斷進步👩🏽，人們越來越不滿足於傳統纖維所帶來的保暖效果，精細化🔻、品質化🫏、健康化已經成為更高層面的消費追求。中國作為世界化纖大國，目前絕大部分纖維都是由單一的高聚物組成，因此，開發出結構👨🏻‍🦱、組成均勻，達到分子層面共混的功能復合纖維，滿足產業需求顯得尤為必要。

    楊曙光教授憑借深厚的高分子物理學科基礎🦫，特別是對氫鍵結構和動力學過程的深入了解，帶領課題組找到了與纖維材料“聯袂”研究的切入點，歷經四年成功製備出了氫鍵復合物纖維。他表示，目前這項工作仍處於研究階段，實現產業化還有很多工作要做，比如要進一步加強纖維的鉸鏈👩🏼‍⚕️，使得彈性更高⛑️👨‍🔧；引入功能性基團，改造纖維的功能🖖🏽；不斷改進噴絲裝置🟦，從纖維往薄膜方向推進研究等6️⃣。我們可以預見，超彈性氫鍵復合物纖維將在柔性電子、電介質發電機、非平板電視等柔性器材研發領域有廣闊應用前景。