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”，應用遍布高端制造領域。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。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。

環氧樹脂憑借優異的粘接力、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，它更是風電葉片制造的關鍵基材，然而每年退役風電葉片產生的約5800噸環氧樹脂復合材料廢棄物，卻只能依賴填埋或焚燒處理，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”：傳統環氧樹脂固化后形成三維網絡結構，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產化與綠色化的核心瓶頸。

汪懷遠教授團隊研究的突破性在于，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“酸堿離子對”。這些離子對在材料中扮演著雙重角色，既是吸收沖擊能量的“微型減震器”，又是能在高溫下啟動鍵位重組的“智能催化劑”。這種設計使新材料在保持超高強度（78兆帕）和耐熱性（玻璃化轉變溫度大于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?！拔覀兪状卧谌绱烁咝阅艿臒峁绦原h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%?！边@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

基于獨特性能，團隊通過簡單熱壓印工藝，成功制備出超疏水、高導熱復合涂層——水接觸角接近150度，添加氮化硼填料后導熱系數顯著提升，可解決5G基站、高性能芯片的散熱痛點，為“雙碳”目標下高端材料產業升級提供支撐。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產化替代提供廣闊空間。

植入可逆的“酸堿離子對”后 兼顧多功能、高強韌的新型環氧樹脂網絡結構設計理念

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，依托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，并開始與產業界接觸，探索產業化路徑。未來，隨著技術落地，各類高端制造產品將有望因這種“綠色高強”新材料，實現更耐用、更環保的升級跨越。