随着光学材料在消费电子、通信设备、传感系统等高科技领域的广泛应用，人们对于其性能提出了更高要求。其中，高折射率（n）与高阿贝数（v_D）这两个参数成为评估光学聚合物质量的重要指标。前者关系到材料对光线的聚焦能力，后者则代表材料的色散程度，即不同波长光线的折射率差异。

然而，传统高折射率聚合物通常伴随着低阿贝数，即色散大、成像色差明显；反之，高阿贝数聚合物的折射率往往不足。例如，当前广泛应用的环烯烃共聚物（COCs）虽具备v_D> 40的优势，却因n_D< 1.60，限制了其在高性能光学元件中的进一步应用。为突破这一“鱼与熊掌不可兼得”的局限性，材料科学家们持续尝试通过结构设计来实现性能的协同优化。

基于此，含硫高分子材料因硫原子具有较高摩尔折射率，成为提升聚合物折射性能的理想候选。而传统多硫聚合物如聚三硫碳酸酯虽拥有n_D高达1.78，却因C=S共轭结构导致光吸收增强、色散增大，v_D往往仅为30左右，透明性和色纯性亦受限制。因此，发展同时具备高n_D与高v_D的聚合物体系，亟需突破现有材料结构的设计瓶颈。

图片来源：JACS

本研究发展了一种同时具备高折射率和高阿贝数，且可实现闭环回收的功能性聚合物材料。作者提出了利用硫含量高且无C=S共轭的四硫代正碳酸酯（TTOC）结构单元，通过交替共聚方式将其引入聚合物主链，期望以结构非共轭性降低色散，同时提升折射率。具体而言，研究团队以二硫环状三硫碳酸酯（如1,3-二噻烷-2-硫酮）与硫杂环烃类单体（如乙烯硫化物）为原料，采用有机铵盐PPNCl催化，在温和条件下实现了高选择性、高控制度的开环共聚反应，生成结构规整的poly(tetrathioorthocarbonate)s（PTOCs）。通过NMR、GPC、MALDI-TOF MS等技术验证聚合物结构后，进一步通过密度泛函理论（DFT）计算揭示该共聚反应的高选择性来源于热力学不利的副反应路径（如三硫碳酸盐离子的消除），从而实现高选择性地构建TTOC单元。

更具特色的是，研究展示了该类PTOCs的化学可回收性：在220~280°C条件下，PTOCs可热解回收为起始单体（硫杂环烃与三硫碳酸酯），且通过中间生成的螺环化合物（如MTTA）机制实现高效回收。这种可控可逆聚解路径不仅提升了材料的可持续性，也为构建可回收光学材料提供了重要范式。

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图片来源：JACS

本研究工作在光学聚合物材料设计中实现了一个长期难解的“性能平衡”难题突破。通过巧妙构筑无C=S共轭结构的四硫代正碳酸酯主链，并引入高度可控的交替共聚路径，成功实现了高折射率（最高1.706）与高阿贝数（最高45.5）的同步提升，所获得的PTOC材料不仅光学性能优异，而且呈现出极佳的透明度与无色性，显著优于现有商品级光学塑料如PC、COC和PMMA。

更为重要的是，PTOCs的闭环回收能力标志着光学功能材料在可持续化方向迈出了实质性一步。现今塑料污染和资源耗竭问题日益严峻，可回收的功能高分子材料逐渐成为绿色材料科学研究的前沿。本研究不仅提供了结构设计上的新视角，更通过热解可逆途径，将“高性能”与“可循环”二者真正统一，展现出在绿色光学元件、镜片、传感器及精密仪器中的广阔应用前景。

标题：Chemically Recyclable Poly(tetrathioorthocarbonate)s: Combining High Refractive Index and Abbe Number

作者：Jin-Zhuo Zhao, Tian-Jun Yue, Bai-Hao Ren, Yi-Xuan Ma, Xiao-Bing Lu, and Wei-Min Ren*

链接：https://doi.org/10.1021/jacs.5c03424