超分子聚合物由于其可逆单体-聚合物相互转变，赋予了其优异的可加工性、可回收性和自愈能力。与传统聚合物相比，超分子聚合物的单体为科学家在聚合物链结构中添加新型功能单元提供了更多的设计空间。近年来，尽管超分子聚合物领域已取得了长足进步，但如何从低分子量单体（LMWM）设计制备具有和传统聚合物相媲美的高机械强度和硬度的超分子聚合物材料仍缺乏有效策略。特别是如何协同利用各类非共价作用，有效提高超分子聚合物的力学性能仍是一个重大科学问题。

  钢筋混凝土是我们生活中最典型的具有高机械强度和硬度的复合材料。从结构原理上看，钢筋混凝土通过加入钢筋纤维（Fiber）在混凝土基质（Matrix）中，从而构成的一种组合材料，使之共同作用来改善混凝土的力学性质。受其实用性的启发，人们发明了纤维增强聚合物（Fiber Reinforced Polymer, FRP）。FRP同样是融合纤维（如玻璃纤维或碳纤维）Fiber结构，热固性聚合物（例如环氧树脂、乙烯基酯、聚酯、蜡等）为基质Matrix, 从而使聚合物具有非常出色的力学性能。

  因此，反观超分子聚合物，科学家们虽已成功发展出了形式多样的超分子聚合物纤维结构，但类似于纤维增强超分子聚合物（Fiber Reinforced Spramolecular Polymer, FRSP）的概念却从未被报道过。传统超分子聚合物的设计思路多专注于单体设计，且集中在溶液相中（in solvent），而对其基质的研究却鲜有关注，只是近年来仅有少数课题组对其本体性质（in Bulk）开始探索。

  最近，西北工业大学戚震辉教授团队的博士生徐强强首次提出了一类纤维增强超分子聚合物FRSP的化学设计。受生活中的钢筋混凝土和FRP概念启发（如图），他们将蜡（即我们生活中最常见的热固性物质）作为超分子聚合物纤维基质（Thermoset as Matrix），并使用低分子量单体 (±)-N, N''-(反式-环己烷-1,2-二基)双(辛酰胺) C7提供纤维结构。研究结果表明，当氢键键合的超分子聚合物纤维和烷烃基体正十八烷C18或正二十四烷C24混合时，观察到了令人惊讶的机械强度增强效果，所得的纤维增强超分子聚合物C7+C18的弹性模量（G’）由原先单纯C18的10^-4 Pa级别，提高到10⁵ Pa级别（提高了近10⁹倍）。而对于长烷基链的C24，C7+C24体系的的弹性模量G’更是高达10⁸ Pa。而实现这一切，却都由分子量不超过400达尔顿的LMWM形成。数据表明，这些超分子聚合物的机械性能高度依赖于烷烃的热固性，长链正构烷烃基质显着提高了LMWM的机械性能，与材料科学中的FRP机制非常相似，由此产生的纤维增强超分子聚合物表现出异常高的弹性模量，这在传统的超分子聚合物设计策略中是前所实现的。纤维增强超分子聚合物的概念不仅为开发先进的超分子聚合物提供了一种新的思路，同时也为聚合物家族增添了新的成员。可以期待的是未来该策略为功能性超分子聚合物涂层的制造和相关构效关系研究提供了新的设计灵感。

  相关工作以“Mechanically strong and stiff supramolecular polymers enabled by fiber reinforced long-chain alkane matrix”为题，发表在Journal of Polymer Science （DOI: 10.1002/pol.20210454）上。西北工业大学硕士生吕萍为第一作者，博士生徐强强共同通讯作者。该工作获得了国家自然科学基金、陕西省重点研发项目、中国航空科学基金会、四川大学高分子材料工程师国家重点实验室开放项目、国家中央高校基础业务费和留学基金委创新型人才培养项目的资助。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/pol.20210454