記者26日從天津大學獲悉，該校化工學院汪懷遠教授團隊通過分子結構設計創新，成功研發出一種兼具耐高溫、高強韌性和可回收特性的新型環氧樹脂，破解了該材料長期困擾行業的性能“蹺蹺板困境”。相關研究成果近日發表在國際期刊《先進材料》上。

環氧樹脂因其優異的黏接性能、機械強度和耐化學腐蝕性，被廣泛應用於航空航天、新能源等戰略性領域，是現代高端制造中不可或缺的關鍵材料。在我國，環氧樹脂還是風電葉片制造的重要基材。然而，隨著風電設備逐步進入退役期，每年約有5800噸環氧樹脂復合材料廢棄物產生，目前主要依賴填埋或焚燒處理。

環氧樹脂循環再利用難題主要在於：傳統環氧樹脂固化后形成三維網絡結構，高強度、高耐熱性與韌性、可加工性始終難以兼顧。這不僅限制了其在極端環境中的應用，更成為高端環氧樹脂國產化與綠色化的核心瓶頸。

研究團隊從分子設計源頭入手，在傳統環氧樹脂的剛性網絡中巧妙地植入了可逆的“酸鹼離子對”。這些離子對在材料中既是吸收沖擊能量的“微型減震器”，又是能在高溫下啟動鍵位重組的“智能催化劑”。這種設計使新材料在保持超高強度和耐熱性的同時，斷裂韌性達到了8.2兆焦耳每立方米。相比市售高端環氧樹脂材料，新材料的耐熱性提高了約15%，而斷裂韌性則提升了近3倍。在保持這些優異性能的同時，新材料還具備傳統環氧樹脂所缺乏的自修復能力和可回收性。

“我們首次在如此高性能的熱固性環氧樹脂中實現了形狀可編程及化學降解。”汪懷遠表示，“實驗表明，這種材料可以多次再加工和物理回收，而性能下降不超過10%。”這打破了傳統環氧樹脂“一次固化即永久定型”的局限。

基於獨特性能，團隊通過簡單熱壓印工藝，成功制備出超疏水、高導熱復合涂層——水接觸角接近150度，添加氮化硼填料后導熱系數顯著提升，可解決5G基站、高性能芯片的散熱痛點，為“雙碳”目標下高端材料產業升級提供支撐。