今天为大家推送的文献是最近发表于Angewandte Chemie International Edition的一篇文章，标题为“Organic-inorganic copolymerization for homogenous composite without interphase boundary”。本文的通讯作者是浙江大学的唐睿康教授，其主要研究方向是生物矿化。

有机-无机复合材料兼顾了有机材料的高柔韧性与无机材料的高强度，可有效地提高材料的性能。据报道，提高其掺杂无机相的均匀性，减少相界面可以显著提升材料的柔韧性。但由于有机相与无机相的形成途径迥异，目前将无机相均匀掺入有机相仍是一项重大挑战。在此前的工作中，作者报道了基于碳酸钙、磷酸钙等的无机低聚物的聚合交联过程。进一步地，作者希望通过无机低聚物与有机聚合物单体的共聚，得到均质的有机-无机复合材料。在本文中，作者选用了聚丙烯酰胺（PAM）作为有机聚合物基质，将丙烯酰胺（AM）与磷酸钙低聚物（CPO）进行共聚，构筑均相结构的有机-无机共聚物。

为了得到该均质材料，作者首先制备了由三乙胺（TEA）稳定的无机CPO前体，并这一前体加入AM的聚合体系后，引发AM的自由基聚合，形成共价连接的PAM；而体系中，由于TEA的挥发，CPO之间通过离子键键合形成低聚物，低聚物又进一步通过氢键与AM结合。最终在分子水平上，超小型的CPO较好地掺入PAM中，形成一种光学透明的材料。作者将其命名为PAM-CaP共聚物（PCC）。（图1）

图1 均质有机-无机共聚物PCC的合成示意图与性状

作者通过红外光谱、拉曼光谱与固体核磁等方法，证明了PCC形成是基于共价键、离子键与氢键的协同效应。为了体现该材料与传统复合材料（PAM-NP）的区别，作者通过扫描电子显微镜（SEM）对PCC与PAM-NP材料进行表征（图2）。结果表明，PCC与纯PAM聚合物相似，具有紧凑连续的结构特征；而PAM-NP则出现明显的相分离现象。此外，在高分辨透射电子显微镜（HRTEM）的分辨率下，PCC仍然表现出均质性，元素分析也证明其各组分分布的均匀性。

图2 PCC材料与传统PAM-NP复合材料的电镜形貌

接下来，作者通过纳米压痕法对均质材料PCC的机械性能进行表征（图3）。结果表明，与PAM-NP单纯引入无机相改善PAM的机械性能相比，PCC形成的均匀连续结构能够更加显著地提高其机械强度，其模量与硬度几乎优于所有的塑料与无机-有机复合材料。均质的结构也赋予了PCC优异的耐刮擦性能。

图3 PCC材料的机械性能与耐刮擦性能表征

综上，唐睿康等人提出了基于有机-无机共聚的新复合材料制备方法，可以构筑得到无相界面的有机-无机复合材料。该材料结构的均匀性与连续性使其具有良好的透光性与优异的机械性能，在超高强度结构工程材料领域具有广阔的应用前景。

作者：ZZC 审校：SJL

DOI :10.1002/anie.201913828

Link: https://doi.org/10.1002/anie.201913828