近日，上海交通大学颜徐州课题组在英国皇家化学会期刊 Chemical Communications 上发表题为“Synergistic covalent-and-supramolecular polymers connected by [2]pseudorotaxane moieties”的热点文章(HOT article)，展示了以准轮烷结构作为连接点，所构筑的一种全新的协同的共价-超分子聚合物(Covalent-and-supramolecular polymers, CSPs)。这一独特的拓扑结构保证了两种聚合物之间的协同效应，从而产生了一类新型的机械适应性材料。

传统的共价聚合物机械性能优异，但缺乏动态性。新兴的超分子聚合物动态性有余而机械性能不足。这限制了两类聚合物材料在特定领域的应用，尤其是对机械性能和动态性要求均高的场合。在之前的工作中，颜徐州课题组发展的协同的共价-超分子聚合物，能够整合两种聚合物的优势，获得兼具良好机械性能和动态性的新材料。然而，目前报道的协同聚合物体系仍然很少。丰富协同聚合物结构、提升协同聚合物性能是未来该领域的重要发展方向。

该研究中，作者利用准轮烷连接点提升两种聚合物组分的协同作用，发展了一类全新的协同聚合物。该协同聚合物体系以侧链带有苯并 24-冠-8 的聚降冰片烯为共价聚合物骨架。客体分子加入后，能够与冠醚单元通过主客体识别作用形成准轮烷结构。随后，进一步加入的 Pd(PhCN)₂Cl₂，能够通过金属配位作用连接配体，形成超分子聚合物。由此，最终生成了共价聚合物与超分子聚合物通过[2]准轮烷结构连接的协同聚合物体系。

协同聚合物的形成通过核磁进行了研究和确认。此外，协同聚合物在临界浓度(> 29.6 mg/mL)以上可形成凝胶，作者通过流变及 SEM 的表征，证明了该体系中网络结构的存在。

协同聚合物的热学、力学性质测试结果表明，相应材料的玻璃化转化温度随着网络密度的上升而不断上升，同时材料也显示出可调的力学性能。与原共价聚合物相比，协同聚合物力学性能大幅度增强。同时，在不同拉伸速率下的拉伸测试显示，协同聚合物具有明显的速率依赖性，证明了超分子聚合物在拉伸行为中的作用。

文章的最后，作者设计了在不同拉伸应变下应力松弛测试，并且对松弛后的样品进一步进行拉伸测试，据此结果对协同聚合物中的作用机理进行了推测与阐释。协同聚合物可在小应变下保持结构完整性，因而具有高的杨氏模量和初始强度。在应变逐渐增大的过程中，超分子作用发生解离，但总体程度仍然较小。当应变大于 100% 后，大量的解离发生，对应于杨氏模量的减小。但是残余的超分子聚合物片段仍能起到显著的交联作用，保证聚合物的最终强度。协同聚合物中超分子聚合物作用的发挥得益于准轮烷连接点的有效连接。

作者通过采用依次进行的共价和超分子聚合构筑了准轮烷连接的协同的共价-超分子聚合物网络。准轮烷连接点能够有效地整合两种聚合物组分，形成网络结构，最终赋予协同聚合物优异的机械性能。

本文报道的研究工作得到了国家自然科学基金（21901161 和 22071152）和上海市自然科学基金（20ZR1429200）的资助。上海交通大学化学化工学院硕士研究生万钧君为第一作者，张照明博士、于春阳教授，颜徐州研究员为本文通讯作者。

• Synergistic covalent-and-supramolecular polymers connected by [2]pseudorotaxane moieties
  Junjun Wan,‡ Zhaoming Zhang,‡*（张照明，上海交通大学） Yongming Wang, Jun Zhao, Yumeng Qi, Xinhai Zhang, Kai Liu, Chunyang Yu* （于春阳，上海交通大学）and Xuzhou Yan*（颜徐州，上海交通大学）
  Chem. Commun., 2021
  http://doi.org/10.1039/D1CC02873A