近日，我校化学与分子工程学院费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心曲大辉教授、顾睿锐副教授团队在可回收高分子材料领域取得重要进展，相关研究成果以“Lifecycle of dynamic covalent polar-olefin macrocycles via entropy-driven ring-opening polymerization and closed-loop chemical recycling”为题，在线发表于《国家科学评论》（National Science Review, 2025, nwaf484）。

  面对全球塑料污染日益严峻的挑战，发展可闭环回收的高分子材料成为科研界关注的焦点。动态共价化学（DCC）为闭环回收提供新思路，通过可逆动态共价键实现聚合物与单体的精准转化，从源头解决回收难题。该领域的研究主要聚焦小环单体（3-8元环）的焓（环张力）驱动开环聚合；大环单体因环张力极小，难以通过该方式聚合。熵驱动开环聚合（ED-ROP）则通过构象熵的增加驱动反应，其聚合反应平衡可由温度与浓度调控，为大环单体聚合与回收提供可能。然而，现有ED-ROP多依赖金属催化剂（如烯烃复分解），反应条件苛刻，且单体多为石油基，与可持续理念相悖。

  针对上述科学问题与研究瓶颈，曲大辉教授、顾睿锐副教授团队创新性地设计了一类基于生物质来源的极性烯烃大环单体，在无金属条件下实现了熵驱动开环聚合，并成功构建了“聚合-解聚-再聚合”的完整材料生命周期。聚合在熔融态下由有机碱TBD催化，通过极性烯键的动态共价交换反应进行，可获得分子量高达47.7 kDa的环状聚合物，聚合过程主要由构象熵增驱动，具备典型的热力学可控特性，所制备的聚合物具有良好的热稳定性和可调节的力学性能。更有意义的是，在稀溶液条件下，该类聚合物可高效解聚回收得到原始单体，回收率达63%，实现了材料的闭环循环利用。该研究不仅拓展了极性烯烃动态共价化学在高分子材料领域的应用，还展示了生物基单体在可持续聚合物设计中的潜力，为开发新一代绿色可循环高分子材料提供了全新思路。

图片说明：基于极性烯烃大环单体的熵驱动开环聚合及其闭环回收

  该研究由博士研究生李鹏云在曲大辉教授与顾睿锐副教授指导下完成，并得到了田禾院士的悉心指导。该研究成果得到国家自然科学基金、上海市科学技术委员会等项目的资助。

  论文链接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf484