为应对能源危机和全球变暖问题，以生物基材料替代石油基材料已成为新的趋势。杜仲胶是我国特有的一种生物基材料，结构为反式-聚异戊二烯。由于结构规整，杜仲胶常温下易结晶，是制备形状记忆材料的理想原料。我国杜仲资源占世界95%以上，在开发应用杜仲胶方面具有得天独厚的优势。
近日，北京化工大学岳冬梅教授课题组以杜仲胶为原料，通过对杜仲胶进行羟基化改性，引入活性交联点，并以对苯二硼酸作为交联剂，制备出一系列动态硼酸酯键交联形状记忆高分子（EUG-OH-BDBA，图1）。依靠杜仲胶的结晶以及其宽熔融温域，该材料兼具单向和双向形状记忆性能（图2、图3）。同时，依靠硼酸酯键的动态性，该材料还具有自修复、可回收、永久形状可重构等性能（图4）。此外，以该材料为基体，通过掺杂多壁碳纳米管，还制备出了对808 nm近红外光响应的复合材料EUG-OH-C-BDBA），该复合材料可用作光响应血管支架、执行器、光开关等（图5、图6）。这项研究工作为制备多功能SMPs提供了一种简单的方法，制得的材料在生物医药、智能传感等领域具有广阔应用前景。该成果以“Bio-based, Self-Healing, Recyclable, Reconfigurable Multifunctional Polymers with Both One-Way and Two-Way Shape Memory Properties”为题发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》上，文章的第一作者是北京化工大学博士研究生祁鑫。该研究得到泰山产业领军人才工程、山东省重点研发计划（ZK20200134）的支持。
1 EUG-OH-BDBA制备示意图
图2 EUG-OH-BDBA应力松弛及自修复
图3 EUG-OH-BDBA单向可重构形状记忆
图4 EUG-OH-BDBA双向形状记忆
图5 EUG-OH-C-BDBA光响应形状记忆及作为执行器的应用
图6 EUG-OH-C-BDBA作为光开关的应用
该工作是团队近期关于杜仲胶功能材料研究的最新进展之一。近年来，团队先后开发出高阻尼环化杜仲胶弹性体材料（RSC Adv. 2019, 9, 42367）、耐油杜仲酯弹性体材料（J. Mater. Sci. 2020, 55, 4940）、耐老化氢化杜仲胶弹性体材料（J. Appl. Polym. Sci. 2021,138, e50007）、兼具高强度和可回收性的新型多功能杜仲胶弹性体材料（J. Mater. Chem. A, 2021, 9, 25399）、可拉伸结晶的环氧化杜仲胶弹性体材料（Macromolecules. 2022, 55, 2758−2767）、体温响应型杜仲胶-SiO2形状记忆复合材料（Macromol. Mater. Eng. 2021, 2100370）。
