在聚合物分子中引入动态化学键，可构筑具有自修复、可回收、可降解、形状记忆等性质的结构动态材料。这类动态材料的性质高度依赖于动态键的特性，因此发展新的动态键是动态材料研究邻域的核心研究内容之一。目前用于制备动态材料的动态键主要为动态共价键（如亚胺键、双硫键、硼酸酯键等）和一些可逆的配位键。机械键（Mechanical Bond, MB）是除化学键以外，另一种被广泛用于构筑分子实体的物理键。通过机械键可以构筑具有空间缠结结构的轮烷和锁烃等机械互锁分子。然而，目前这一领域的研究主要关注机械互锁分子结构本身的动态性，以及由此带来的性质和功能。而将动态机械键（能够可逆地形成和断裂）发展成为一种新的动态键合方式，并将其应用于构筑动态材料的研究尚未有报道。
然而，鉴于机械互锁分子结构本身的动态特性，以及机械键本质上不同于传统化学键的特性；若将动态机械键构筑成一种非基于动态化学链接键的动态键，其将是一种具有双重动态性的独特新型动态键。近日，浙江师范大学化学与生命科学学院的章康达研究员及其团队首次报道了一类基于[2]轮烷结构的光诱导动态机械键。如下图1a所示，轴线分子1的末端引入了具有光异构化能力的偶氮苯单元作为轮烷的封端基团。在可见光（波长大于500 nm的黄光）的照射下，偶氮苯单元可以发生E/Z 持续相互转变。这种类似于“蝴蝶振翅”运动可以改变封端基团的空间位阻，从而调控大环在封端基团上的穿梭能垒，实现机械键的动态形成和解离（图1b所示）。该动态机械键的工作机制不同于现有的动态化学键。
在系统研究了上述动态机械键的光诱导动态键合行为以后，作者进一步制备了一类以该动态机械键作为交联方式的凝胶材料（图2a和2b所示）。研究表明，在可见光照射条件下，该凝胶表现出动态性。
图2. 以机械键交联的聚合物凝胶的制备过程，以及在可见光照射条件下凝胶网络中机械键的动态键合行为。
这种动态机械键的建立，不仅能够为新型动态键的构筑提供一种新策略，而且能够作为一种新的动态键合方式，有望应用于制备自愈性聚合物、vitrimers、动态界面材料等动态材料。
相关结果发表在Angew. Chem. Int. Ed. 上，硕士生尹永飞、贠孟严和吴林为共同第一作者，章康达研究员和占田广博士为共同通讯作者。
Visible Light Induced Dynamic Mechanical Bond as A New Type of Linkage for Dynamic Materials
Yong-Fei Yin, Meng-Yan Yun, Lin Wu, Hong-Ying Duan, Xia-Min Jiang, Tian-Guang Zhan, Jiecheng Cui, Li-Juan Liu, Kang-Da Zhang
Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201906761
http://sky.zjnu.edu.cn/2016/0301/c4853a85581/page.htm
https://www.x-mol.com/groups/zhang_kangda
本文版权属于X-MOL（x-mol.com），未经许可谢绝转载！欢迎读者朋友们分享到朋友圈or微博！
长按下图识别图中二维码，轻松关注我们！
点击“阅读原文”，查看 化学 • 材料 领域所有收录期刊
X-MOL资讯