近日,在第35届中国化学会学术年会上,材料与纺织工程学院张剑博士介绍了聚电解质科学领域取得的一项新进展。该研究提出了全新的“抗衡离子氢键效应(Counterion-Mediated Hydrogen Bonding)”理论,为赋予强聚电解质环境响应特性提供了新的设计思路。

聚电解质是一类主链或侧链含有离子基团的高分子材料,广泛应用于生物医药、能源存储、分离膜、智能传感等领域。其中,强聚电解质由于其离子基团在宽pH范围内始终保持电离状态,长期以来被认为对溶液酸碱度变化不敏感。正因如此,其在智能响应材料领域的应用受到一定限制。针对这一传统认知,通过系统研究发现,在特定条件下,聚电解质结合的抗衡离子不仅能够通过静电作用吸附在带电聚合物链上,还能够作为氢键供体或受体与聚合物形成稳定的氢键网络。这种特殊的相互作用被称为“抗衡离子氢键效应”。
研究表明,抗衡离子氢键的形成与破坏能够受到溶液pH变化的调控,从而引起聚合物链构象、聚集行为以及材料性能的显著变化。也就是说,原本被认为缺乏pH响应能力的强聚电解质,在抗衡离子氢键作用下能够表现出明显的酸碱响应特征。本次报告吸引了来自高分子化学、胶体与界面化学、软物质科学等领域众多专家学者的关注,并就抗衡离子氢键的普适性、结构设计原则及潜在应用前景展开了深入交流。