通常的材料，在对它增加弹性的过程中，材料的刚性和延展性会随之减弱。受到贻贝足丝超强粘附原理的启发，本文通过引入铁和儿茶酚配位的交联网络结构，使制得的材料具有高弹性的同时，仍具有高韧性和延展性。引入该配位键的材料比未引入的材料整体力学性能（刚性、韧性、延展性）提高了两到三个数量级。这种铁-儿茶酚配位键和链限制性连接的协同作用取得了一个较为重大的突破。

据我们所知，贻贝的足丝含有丰富的黏蛋白（尤其是L-多巴），它分泌的粘液能够与各种基材形成较强的连接，如配位键、氢键、疏水作用等，其形成足丝及粘附在底材上的过程实质是蛋白质的交联、固化过程。这种超强的粘附作用，使得它在浪潮席卷地带也能牢牢依附在基底上。

本文采用聚（乙二醇）二缩水甘油醚（PEG-DE）、携带邻苯二酚基团的单环氧化物（CAT）、四官能胺交联剂（1,4-氨基丁烯，DAB）作为原材料，采用一定配比进行固化，最终制备仿贻贝足丝的网状结构，如图1。注：为了保护酚羟基不受影响，CAT原料对酚羟基进行保护。

图1第一步固化过程

另外，文中还通过另一种（2,3-环氧丙基）苯BENZ作为调节儿茶酚数量的试剂，从而验证铁-儿茶酚配位键是否能给体系机械性能的提高带来的较大影响。在充满Ar气，PH=2.5的盐酸环境下，儿茶酚基团受到保护不会发生氧化。当将PH调至7.5，引入含铁离子的溶液后，3个邻位酚羟基便和铁离子形成牢固的配位键，如图2。

图2配位键的形成过程

随后，对得到的结构进行力学方面的测试。在受到应力时，氢键等弱的作用力和一些结合位点容易遭到破坏，但铁-儿茶酚形成的配位键能够产生比氢键更大的能量，增加了一个链从一个域分离的能量势垒，即键的重排，如图3。在较小的应变下（＜30%），配位键短暂“消失”，然而在该过程中也获得了能量。在松弛的过程中，配位键又会重新形成。当受到较大的应变时（＞50%），原本的配位键发生断裂，松弛后，铁离子又会和离得最近的酚羟基结合形成新的配位键，形成一个动态过程，如图3E。这和没有该配位键的分子相比，拉伸性能和韧性分别增加2和3个数量级。

图3机械性能测试

总之，通过高分子聚合的方法，形成了一个长链的含有铁-儿茶酚配位键的结构，其与贻贝足丝性能相似，能够将材料的刚性、韧性和延展性实现一个平衡，且比现有的材料上性能高出几个数量级。

文献信息：Science（DOI:10./science.aao）Tougheningelastomersusingmussel-inspirediron-catechol







































北京专治白癜风的医院有哪些
中科医院曝光