視頻來源：天津大學化工學院

　　手機電路板封裝、風電葉片支撐、飛機機身加固……環氧樹脂作為現代工業的“隱形骨架”，應用遍佈高端製造領域。近日，天津大學化工學院汪懷遠教授團隊成功研發出兼具耐高溫、高強韌與可回收特性的新型環氧樹脂，該成果以論文形式發表在國際頂尖期刊《先進材料》上，論文的第一作者為化工學院博士生焦學偉，通訊作者為化工學院教授汪懷遠。這項研究以分子設計創新，破解了困擾行業數十年的“蹺蹺板困境”，為高端材料綠色化提供了解決方案。

焦學偉進行相關實驗

　　環氧樹脂憑藉優異的粘接力、機械強度和耐化學性，成為航空航天、新能源、電子封裝等戰略領域的核心材料，全球市場規模超130億美元。在我國，它更是風電葉片製造的關鍵基材，然而每年退役風電葉片産生的約5800噸環氧樹脂複合材料廢棄物，卻只能通過填埋或焚燒處理，既浪費資源又污染環境。這一難題，在科學家看來就像一個“蹺蹺板困境”：傳統環氧樹脂固化後形成三維網絡結構，如同“無法解開的漁網”，高強度、高耐熱性與韌性、可加工性始終難以兼顧——增韌需犧牲耐熱性，而提高耐熱性則會導致材料變脆，這一“蹺蹺板困境”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産化與綠色化的核心瓶頸。

汪懷遠教授對學生們進行指導

　　汪懷遠教授團隊研究的突破性在於，從分子設計源頭突破，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扮演著雙重角色，既是吸收衝擊能量的“微型減震器”，又是能在高溫下啟動鍵位重組的“智慧催化劑”。這種設計使新材料在保持超高強度（78兆帕）和耐熱性（玻璃化轉變溫度大於245攝氏度）的同時，斷裂韌性達到了8.2兆焦耳每立方米，對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，新材料還具備了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，”汪懷遠教授表示，“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。

新型環氧樹脂材料

　　基於獨特性能，團隊通過簡單熱壓印工藝，成功製備出超疏水、高導熱複合涂層——水接觸角接近150度，添加氮化硼填料後導熱系數顯著提升，可解決5G基站、高性能晶片的散熱痛點，為“雙碳”目標下高端材料産業升級提供支撐。在風電領域，可回收特性有望破解退役葉片處理難題；在航空航天、新能源汽車領域，其高強韌、耐高溫優勢可助力裝備輕量化升級，同時為高端環氧樹脂國産化替代提供廣闊空間。

　　這項研究得到國家重點研發計劃、浙江省自然科學基金支持，依託化學工程與低碳技術全國重點實驗室、天津大學大型儀器平臺、化工學院大型儀器測試平臺完成核心實驗。研究團隊已經為這項技術申請了多項專利，並開始與産業界接觸，探索産業化路徑。未來，隨著技術落地，各類高端製造産品將有望因這種“綠色高強”新材料，實現更耐用、更環保的升級跨越。（文/圖 王鶴立 董嚴斌）