高速抗冲击材料在航天、军事和日常防护中具有广泛应用，但其机械强度和能量耗散能力之间往往是此消彼长的关系，这限制了其发展和应用。前期的研究表明，亚纳米尺度的分子颗粒的快速松弛以及颗粒间的聚集可以为材料提供较好的能量耗散能力和机械强度(Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 22212; J. Phys. Chem. Lett. 2022, 13, 7009)。但受限于颗粒间较弱的拓扑相互作用，分子颗粒材料仍然难以承受高强度超高速冲击。为解决以上问题，华南理工大学殷盼超教授团队通过引入超分子相互作用构建了亚纳米颗粒间的多层级聚集，开发了具有优异的强度/韧性以及能量耗散能力的分子颗粒材料，并应用于超高速抗冲击防护。
具体地，以亚纳米尺度的寡聚笼型倍半硅氧烷颗粒(CPOSS)和低分子量的超支化聚乙烯亚胺(PEI)为构筑基元，通过静电/氢键相互作用构建了的分子颗粒材料。其具有高交联密度的物理网络，赋予了材料良好的强度和韧性(图1a)。简单调节CPOSS和PEI比例可以实现分子颗粒材料物理性质的广泛调节，包括粘弹性，自修复性和加工性，为分子颗粒材料在不同应用场景下使用提供了可能(图1b)。小角X光散射表明，CPOSS含量的增加会促进亚纳米颗粒产生超分子多层级聚集，这能为分子颗粒材料提供多种能力耗散方式：包括CPOSS颗粒的快速松弛以及CPOSS聚集微相区的协同运动和变形等(图1c和1d)。
文章信息：Xin Zhou, Jia-Fu Yin, Cong Chen, Jiadong Chen, Wei Liu-Fu, Junsheng Yang, Shuchang Long, Liqun Tang, Xiaohu Yao, Panchao Yin*. Hierarchical Supramolecular Aggregation of Molecular Nanoparticles for Granular Materials with Ultra High-Speed Impact- Resistance. Adv. Sci. 2024, 2405285.
文章链接：
https://doi.org/10.1002/advs.202405285
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