机械互锁聚合物(MIPs或MIP)是一类以机械键为核心结构单元的聚合物体,与传统聚合物以化学键为核心结构单元不同。机械键是一种区别于共价键和非共价键的特殊成键方式,机械互锁分子通过机械键交联而成。
机械互锁分子通过各部件之间的机械互锁来实现连接,具有独特的动态特征和拓扑结构,目前已成为超分子化学和材料科学中最受关注的领域之一。尺度变化、能量变化是机械互锁分子的运动性对材料性能的影响主要体现,调控机械互锁分子的动力学行为对机械互锁聚性能优化至关重要。机械互锁分子具有高度灵活的构象自由度,这赋予了机械互锁聚合物独特的力学性能和其他层展行为。
根据稀释剂产业研究中心发布的
《2025-2029年中国机械互锁聚合物(MIP)行业深度研究及市场投资风险咨询报告》显示,机械互锁聚合物是全球研究热点,我国相关研究机构包括中国科学院大学温州研究院、中国科学院理化所超分子光化学研究中心、四川大学、华东师范大学、上海交通大学、西湖大学等。
在研究成果方面,华东师范大学的发明专利《抗疲劳的机械互锁光响应超分子水凝胶及制备方法》,提供了一种机械互锁超分子水凝胶制备方法,由其制备的机械互锁超分子水凝胶具有抗疲劳和快速光响应性能;西湖大学课题组基于“结晶预组织-机械键后修饰”策略,成功合成了每平方厘米含有30亿个周期性排列的菊链的纯有机晶态二维机械互锁聚合物,突破晶态二维机械互锁聚合物合成难题。
为支持机械互锁聚合物相关基础研究、鼓励更多企业加入其中,上海市科学技术委员会发布了关于2025年度基础研究计划“探索者计划”(第一批)项目申报指南的通知,“机械互锁聚合物电池材料及离子输送机制研究”作为征集方向之一入选其中,研究目标包括研制高性能机械互锁聚合物固体电解质,构建机械互锁聚合物数据库等。
新思界
行业分析人士表示,机械互锁聚合物在构建分子泵、驱动蛋白、RNA聚合酶、人工合成分子机器等方面具有独特优势,潜在应用场景包括生物医学、锂电池材料、气凝胶材料、储能材料、自适应材料等。但机械互锁聚合物制备难度极大,实验室规模制备在克级规模,距离大规模产业化应用仍较远。
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