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在过去的二十年间,表面接枝聚合物作为一种新型聚合物复合材料应运而生。通过在各种曲率的表面上接枝一系列聚合物链,能够极大地改变表面的性质,包括润湿性、相容性、响应性等。然而,现有的技术在调节聚合物刷的种类和接枝密度方面存在显著的局限性。虽然可以通过共聚反应在聚合物刷中引入多种化学组成,但要沿着表面改变高密度聚合物刷的类型却极具挑战性,难以实现复杂的表面功能化。 近期,上海科技大学的严佳骏教授团队提出了一种全新的策略,通过在表面引发剂中引入动态共价键,实现了聚合物刷的反复擦写。这一创新性的技术通过简单的化学处理,能在不破坏表面结构且保存聚合物刷稳定性的前提下,将这些聚合物刷从表面移除并重新引入引发剂接枝。这意味着,研究人员可以无限次地调整表面聚合物刷的种类、分子量和结构,从而在同一表面上实现不同化学组成的聚合物刷的混合与再生。
该研究展示了以二酮烯胺动态共价键为核心,在纳米颗粒和宏观表面上成功地引入了不同类型的聚合物刷,并通过添加小分子胺将其有效地移除。此外,研究人员还通过引入“傀儡三酮” 策略实现了对接枝密度的精确控制。 通过使用原子转移自由基聚合(ATRP)、氮氧自由基调控聚合(NMP)以及开环聚合(ROP)等不同聚合方法,可以在表面上接枝不同类型的聚合物刷,从而形成混合接枝。 这项研究不仅为未来智能材料尤其是在多功能响应性表面领域的设计提供了巨大的潜力,还拓展了聚合物刷在生物医学材料、纳米技术、表面涂层等领域的应用前景。 论文信息 Rewritable Surface-Grafted Polymer Brushes with Dynamic Covalent Linkages Feichen Cui, Yipeng Zhang, Yang Sui, Hongwen Chen, Brett A. Helms, Jiajun Yan 该研究工作在上海科技大学启动经费和上海市科委(22YF1428200)的资助下完成。论文的第一作者为博士研究生崔斐宸,通讯作者为严佳骏教授。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202410862
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