从Flory理论到真实世界:学校科研团队解码聚β-氨基酯聚合反应“偏离之谜”

核稿:科研部 马衍坤、医学院 葛德永 撰稿:医学院 付计锋、黄龙 审稿:党委宣传部 李长虹
资料来源:医学院      日期:2026-06-18     浏览量:

近日,我校王文新教授科研团队携手英国剑桥大学、伦敦大学学院研究揭示了线性聚β-氨基酯(LPAEs)聚合反应中分子量演化偏离经典Flory理论的核心机制,成果在高分子领域国际顶级期刊《Macromolecules》(Nature Index期刊)发表。

研究团队选取1,4-丁二醇二丙烯酸酯(BDA)和5-氨基-1-戊醇(AP)为模型单体,系统开展了15种不同溶剂、温度、浓度条件下的对照聚合实验,并将实验研究、蒙特卡洛模拟、分子动力学模拟和机器学习分析等多种研究方法相结合,明确了导致偏离的根源并非传统认识的“伯胺与仲胺反应速率差异”,而是聚合后期出现的空间约束效应(链拥挤、分子间吸引增强和迁移率降低)主导了分子量的实际演化。

团队采用符号回归技术,构建了统一的数学修正框架,推导出连续描述符编码溶剂、温度和浓度影响的修正函数ƒ(PA,θ),精准重构15种条件下的`MW-PA曲线,实现从离散参数到连续数学描述的突破。而利用随机森林模型分析,明确溶剂类型和温度是影响偏离程度的关键因素。DMSO在20°C和50°C下表现高θ值(最高0.641),但在90°C时显著下降,显示溶剂与温度间的强非线性耦合。

该成果为解决经典理论与实际反应行为间的长期分歧提供了统一数学框架,开辟了超越Flory理论的实用路径,为高分子合成工艺优化提供了量化依据,研究者可利用本成果准确预判不同条件下的分子量演化趋势,精准调控聚合反应。

王文新,教授,国家级人才、爱尔兰科学基金会首席科学家、英国皇家化学会会士,现任安徽理工大学讲席教授、医学院学术副院长、精准医学创新研究院院长。已发表SCI论文280余篇,包括Science Advances、Nature Communications、JACS、Angew. Chem.、Adv. Mater.等期刊,持有国内外专利36项,并创办3家生物技术公司。


撰稿:医学院 付计锋、黄龙

核稿:科研部 马衍坤、医学院 葛德永

编辑:党委宣传部 夏雅凤、陈颖

审稿:党委宣传部 李长虹

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