近日，青岛科技大学化工学院高传慧、武玉民教授团队在化工新材料领域取得新进展。该团队长期致力于环境友好功能材料的研究与开发工作，在特种有机硅材料、自修复聚合物、防腐防污涂料、生物可降解聚合物等领域取得多项突破。研究过程中发现，聚合物材料的刚性与韧性之间的协同问题限制其广泛应用。

针对此问题，团队提出了一种新型的韧性调控策略，利用电子离域效应和协调交联点的设计，在对材料增韧的同时降低力学强度的损失。借助刚性苯环与亚胺键的共轭互补影响电子云分布，有效降低了交联网络中亚胺键交换的能垒，亚胺键解离能可从170.75 kcal/mol降低到97.80 kcal/mol。在相同温度下，动态共价键的交换速率加快，更有利于材料在现实条件下的功能化。团队所合成的vitrimer材料具有良好的焊接、愈合和形状记忆性能。该工作以“Functional bio-based vitrimer with excellent healing and recyclability based on conjugated deflection self-toughening”为题发表于化工领域Top期刊《Chemical Engineering Journal》（https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.145680），青岛科技大学为论文的第一单位，化工学院高传慧教授为通讯作者，2021级硕士研究生陈丕成为第一作者。

该团队同步开展了三维结构复合凝胶网络的设计及多重可逆作用构建研究，获得了可逆键与作用力形式对聚丙烯酰胺/聚乙烯醇等复合网络在机械性能、自修复性能及防冻保湿性能等方面的影响机制。

作者利用聚乙烯醇与硼砂之间的动态可逆作用及各链段间的氢键作用实现三维网络的构建，利用水的结晶势垒调控实现了水凝胶复合网络防冻、保湿性能的提升，解决了传统水凝胶材料极端环境应用受限的问题。该工作以“An anti-freezing wearable strain sensor based on nanoarchitectonics with a highly stretchable, tough, anti-fatigue and fast self-healing composite hydrogel”为题发表于期刊《Composites Part A: Applied Science and Manufacturing》。（https://doi.org/10.1021/acsami.2c14157）。青岛科技大学为论文的第一单位，化工学院高传慧教授为通讯作者，2020级硕士研究生王彦庆为第一作者。

在此基础上，该团队创新设计包含跳跃迁移通道的两性离子复合水凝胶材料，实现高效导电聚合物网络构建，验证了两性离子基团对水合锂离子迁移的协同增效机制，实现了水凝胶导电能力和稳定传输的协同提升。该研究围绕水凝胶复合网络的设计与合成，研究基于多重动态可逆作用的调控方法与机制，解决传统水凝胶自愈合能力差、防冻和保湿性能缺失等关键性难题，为多功能水凝胶的应用提供理论与实验基础。该工作以“Highly sensitive zwitterionic hydrogel sensor for motion and pulse detection with water retention, adhesive, anti-freezing, and self-healing properties”为题发表于国际知名期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》（https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2022.107039），青岛科技大学为论文的第一单位，化工学院高传慧教授为通讯作者，2020级硕士研究生王彦庆为第一作者。

以上工作得到国家自然科学基金、山东省青创科技计划创新团队项目等资助。