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耐高溫樹脂由于輕質高強的優點，在航天航空領域有著廣泛的應用。但是配套樹脂的發展仍相對滯后，成為了限制復合材料性能提升的瓶頸。當前的問題是：樹脂的使用溫度能不能再提高一截，樹脂更替的速度能不能再加快一點，以滿足航天航空領域的進一步需求？但是，熱固性樹脂設計中普遍存在著提高耐熱性能與降低固化溫度相矛盾的現象，就像魚和熊掌不可兼得，為耐高溫樹脂的設計帶來了極大的困難。

最近，華東理工大學林嘉平教授團隊在耐高溫樹脂的設計方法上取得了突破，建立了適用于高性能聚合物設計的材料基因組方法，大大加快了樹脂的研發速率，有望改變以試錯為主的傳統材料設計方法。該工作以“Rational Design of Heat-Resistant Polymers with Low Curing Energies by a Materials Genome Approach”為題發表在材料化學領域重要刊物Chem. Mater.(DOI: /10.1021/acs.chemmater.0c00238)。

圖片說明：面向樹脂設計的材料基因工程方法

本工作發展的材料基因工程方法包含基因定義、收集與組合，性能預測，結構篩選，性能驗證等步驟。基因定義、收集與組合為增強合成的可行性，定義合成用化學單體為基因，并進行組合篩選。性能預測是快速篩選的基礎，通過數據挖掘，找到了能夠代理熱穩定性和固化溫度的物理量，為快速篩選熱穩定性好、固化溫度低的樹脂奠定了理論基礎。結構篩選提出了“先粗篩、再精選”的兩步策略，即先計算低代價的代理量，通過第一步的篩選，減少候選樹脂的數量，然后通過高代價代理量的計算，從中找出優選樹脂，提高了篩選效率。通過以上步驟，成功設計獲得了一種新型耐高溫樹脂，其5 %熱分解溫度大于650 ℃、固化溫度小于250 ℃, 有望在600 ℃下短期使用并滿足航天航空領域對耐高溫樹脂的需求。

該工作由華東理工大學博士生朱峻立、碩士生楚明在王立權副教授的指導下完成。研究工作得到了林嘉平教授和耐高溫樹脂領域著名專家杜磊教授的全程指導，以“頂天立地”為目標，既發展理論設計方法，又面向實際應用需求，推進高分子材料基因工程的高質量發展。

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.0c00238