超分子塑料，是指由非共价键，包括：氢键、金属配位键、离子键、主客体作用，通过高密度堆积形成具有类塑料性质的聚合物材料。超分子塑料因聚合物网络内具有动态可逆的非共价键可以实现重整和修复，不会产生严重的白色污染问题。高密度非共价键的堆积虽然可以赋予超分子塑料高硬度和高强度，但是，同时也带来了高脆性和水汽/温度敏感性，这将极大限制超分子塑料的实际应用潜力。

  为了解决这一问题，南京理工大学化学与化工学院傅佳骏教授团队提出了一种通过精细剪裁氢键结构来制备无色透明高性能超分子塑料(SMP)的策略，制备的SMP同时兼具高硬度、高强度、高韧性、环境稳定性和可修复/可回收的特性。选择异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和1,4-丁二醇(2-氨基丙基)醚(BEA)作为原料，通过简单的一步缩聚反应的就可制得SMP。SMP无色透明(透光率>90%)，断裂强度为63.1 MPa，杨氏模量达到0.96 GPa，韧性为32.7 MJ m^-3，断裂韧性高达2.41 MPa m^-1/2，材料还具有良好的耐湿、耐温和耐酸碱性。此外，由于SMP多级氢键网络的动态可逆性，SMP在高温下可以重整。同时，借助于痕量异丙醇(IPA)加速网络重构，SMP可以在更温和的条件下(60 °C)下实现高效修复。

图1. a)SMP的合成路线以及组装示意图；b)SMP和普通塑料(厚度：1 mm)的透光率光谱图；c)SMP的 FTIR-浓度曲线；d)SMP的¹H-NMR-浓度曲线；e)SMP的DSC 曲线；f)SMP 的 XRD 图；g)SMP的SAXS图。

图2. a–c) SMP的高硬度、高强度和高韧性的证明；d)在温度~ 25 °C；湿度~ 60%下测试SMP和SMP-C₁(对比样)的拉伸应力-应变曲线；e)力学性能参数对比图；f, g)SMP 和 SMP-C₁的力-位移曲线以及K_IC值对比；h)SMP和典型塑料的韧性和 K_IC 比较；i)MD计算拉伸过程中SMP 和 SMP-C₁氢键数量的变化；j)SMP同步和异步二维FTIR光谱图；k)拉伸2D梯度FTIR图；l, n)和m, o)SMP和SMP-C₁拉伸和断裂界面对比图。

图3. a)SMP在不同温度下应力-应变曲线; b)SMP和 SMPs-C₂(对比样)的储能模量-温度曲线；c)SMP在不同温度下的蠕变性能；d)SMPs在潮湿环境(相对湿度~70%，温度~25 °C)中暴露不同时间后的拉伸应力-应变曲线；e)SMP和SMP-C₂的水蒸气吸附和脱附等温线；f)SMP在不同溶剂中浸泡演化图；g-l)SMP和SMP-C₂的MD模拟水分子渗入过程和分子内氢键数目对比。

图4. a)SMP原始样品和修复后的应力-应变曲线；b)SMP可修复证明图; c)断口用痕量IPA处理后SMP样品ATR-FTIR-时间谱; d)断裂面的荧光显微镜演化图；e)SMP 在不同温度下的蠕变回复图; f)τ与SMP的1000/T的Arrhenius图；g)SMP样条在不同回收循环次数的拉伸应力-应变曲线。

图5. a)不同温度下SMP 的介电常数/介电损耗-频率图；c, d)SMP薄膜展示高透明度和柔韧性；e)不同厚度的SMP薄膜在以3 mm的曲率半径反复弯曲10000次后的透光率; f, g)SMP 薄膜的2D和3D AFM图像； h)SMP薄膜可修复表面划痕；i)基于SMP的触摸屏覆盖窗口演示：用手指可以流畅地绘制图案。

  为了保护液晶显示器(LCD)或有机发光二极管(OLED)屏幕，目前市场对兼具硬度、抗冲击、可修复的无色透明可折叠介电保护膜的需求非常紧迫。由于聚合物网络内大量的极性基团，SMP在商用触摸屏的工作频率下(10⁶Hz)表现出高介电常数(~10)和低介电损耗(~0.028)。相较下，聚苯乙烯、聚(4-乙烯基苯酚)和聚甲基丙烯酸甲酯的介电常数分别仅为2.6、4.1和3.5。SMP作为保护窗，展示了优异的柔韧性和耐磨性，手指折叠和摩擦10,000次循环后，没有出现明显折痕，透明度也保持不变。SMP在30 min内借助IPA蒸汽就可以实现自主愈合，非常适合作为保护屏使用。

  文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202212564