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  日前，西北工業(yè)大學(xué)生命學(xué)院戚震輝教授與湖南大學(xué)董盛誼教授、德國(guó)柏林自由大學(xué)，西北工業(yè)大學(xué)講座教授Christoph A. Schalley教授等合作，在美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)出版的《Science Advances》發(fā)表了題為“Structural water as an essential comonomer in supramolecular polymerization”的研究論文（Sci. Adv. 2017, eaao0900）。

  打破認(rèn)知：水不再僅僅作為溶劑,水分子還能成為超分子聚合物的聚合單體。

  水分子作為自然界最常見(jiàn)的物質(zhì)之一，其功能絕大多數(shù)被作為一種常用溶劑。然而在生物體系中，水分子的功能絕不僅僅苑囿于作為溶劑，在一些生物大分子組裝體中（如抗凍蛋白），水分子作為結(jié)構(gòu)的組成部分還被發(fā)現(xiàn)具有特殊的橋聯(lián)效果，起到關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和支撐作用（因此也被稱為structural water）。然而在制備超分子聚合物的過(guò)程中，水通常作為溶劑(solvent)來(lái)分散或者溶劑化超分子聚合單元。水作為超分子聚合物的重復(fù)單元或組成部分(structural water)的工作尚未有報(bào)道。究其原因可能存在如下兩個(gè)因素：

• 一方面，單純水參與的超分子作用力較弱，不宜于形成具有較大聚合度的超分子聚合物；

• 另一方面，水分子在超分子聚合過(guò)程中的作用不易表征和解釋。

  利用水分子和冠醚分子之間的氫鍵作用，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一個(gè)具有三個(gè)苯并21冠7單元的超分子聚合單元。該聚合單元可以通過(guò)吸收空氣中微量的水分子，形成具有高分子量和高粘性的超分子聚合物材料。通過(guò)紅外、核磁、介電表征并結(jié)合計(jì)算機(jī)輔助的分子模擬，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)在這個(gè)超分子聚合物材料中所有的水分子均通過(guò)氫鍵相互作用將冠醚單元緊密結(jié)合起來(lái)，形成三維的超分子聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時(shí)利用分子結(jié)構(gòu)中的其他氫鍵作用，進(jìn)一步地發(fā)展成具有極高分子量聚合物的超分子粘附材料。

  聯(lián)合團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，該聚合物材料的高粘性可被用于制備超分子“膠水”。與市售的PVA膠水相比，該材料除了顯示出極強(qiáng)的粘附力外，還展現(xiàn)了可重復(fù)利用、易于清洗和無(wú)揮發(fā)性有機(jī)物等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)簡(jiǎn)單的加熱—冷卻，即可實(shí)現(xiàn)粘附—脫離這個(gè)高度可逆的過(guò)程。經(jīng)過(guò)多次重復(fù)，該材料的高粘附性能依然保持。同時(shí)，在低溫、高真空、干燥等較極端環(huán)境下，該材料依然具有優(yōu)異的粘附性能。

  論文鏈接：http://advances.sciencemag.org/content/3/11/eaao0900.full