高分子材料中的牺牲键研究进展
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中国林业科学研究院 林产化学工业研究所

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中央公益性行业专项重点项目(CAFYBB2022XB001)


Progress in Research of Sacrificial Bonds in Polymer Materials
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Fund Project:

The Fundamental Research Funds for the Central Non-profit Research Institution of CAF,CAFYBB2022XB001

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    摘要:

    传统高分子材料普遍面临刚性与韧性的内在矛盾以及功能单一的局限。受生物材料启发,牺牲键策略通过引入可逆断裂的动态键作为能量耗散单元,已成为突破该瓶颈、构筑先进高分子材料的关键方法。本文系统综述了共价键、氢键、配位键和离子键等牺牲键在高分子材料中构筑方式与增韧机理,并探讨了其在水凝胶、弹性体、环氧树脂及复合材料等体系中的应用研究进展。同时,本文还深入分析了该策略在实现材料多功能集成(如阻燃、抗菌、导热及智能响应)方面的巨大潜力。最后,总结了当前对牺牲键的研究存在的问题和挑战并对未来发展方向进行展望。

    Abstract:

    Conventional polymer materials commonly encounter an intrinsic trade-off between rigidity and toughness, along with the limitation of functional simplicity. Inspired by natural biomaterials, the sacrificial bond strategy—introducing dynamic bonds capable of reversible rupture as energy dissipation units—has emerged as a pivotal approach to overcome this challenge and enable the development of advanced polymer materials. This review systematically examines the construction strategies and toughening mechanisms of various sacrificial bonds in polymers, including covalent bonds, hydrogen bonds, coordination bonds, and ionic bonds. It also summarizes recent advances in their applications within hydrogels, elastomers, epoxy resins, and composite materials. Furthermore, the article explores the significant potential of sacrificial bonds in integrating multifunctional properties, such as flame retardancy, antibacterial activity, thermal conductivity, and intelligent responsiveness. Finally, current challenges and limitations in the field are discussed, and future research directions are proposed.

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  • 收稿日期:2025-08-14
  • 录用日期:2026-08-04
  • 网络出版日期:2026-01-12
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