共价聚合物网络具有优良的刚度和弹性，是制备弹性体的理想材料。然而，它们相对刚性的拓扑结构限制了韧性的提高。将各种牺牲键，如非共价键和动态共价键结合到高弹性共价聚合物网络中，为生产具有独特机械性能的材料提供了一种有前途的方法。然而，牺牲的牺牲键，要么太弱而不能有效地增强韧性，要么在解离后重组过程缓慢，阻碍了变形回复率的提高。这些方法有一个共同的特点：能量耗散是通过化学键（共价键或非共价键）的断裂发生的，通常会导致网络结构损坏。因此，在不破坏化学键的情况下实现能量耗散，从而形成坚固的共价网络，仍然是一个重大挑战。

为解决这一问题，国科温州研究院李涛课题组赵冬副研究员首次提出了一种新的能量耗散形式，称为“牺牲构象”，将环糊精作为牺牲构象嵌入共价网络的骨架结构中制备了一种新形式共价网络（CCNs）。利用β-环糊精（β-CD）的构象变化，使得单个共价网络中同时具有高韧性，高强度和快速变形恢复性。β-CD的可变构象充当了牺牲结构，在其转变过程中耗散了大量能量，并导致了显著的增韧效果。重要的是，这种能量耗散不会破坏化学键，从而保持了网络的结构完整性。对比分析表明，CCN-2的力学性能得到了显著提高，杨氏模量增加了100倍，韧性增加了60倍。此外，可以通过调节β-环糊精单体与线性单体的比例来调节弹性体的机械性能。

CCNs的制备示意图

在该工作中，作者提出的牺牲构象的概念是对传统牺牲结构的重要补充，为共价聚合物网络的设计和合成提供了新的思路。这一发现为具有优异机械性能和动态性能的高性能弹性体和水凝胶的设计和制造带来了巨大的希望。该研究以题为“Energy dissipation and toughening of covalent networks via a sacrificial conformation approach”的论文发表在最新一期《Angewandte Chemie International Edition》上（IF = 16.6）。本工作得到国家自然科学基金面上项目（22275044）、国科温州研究院启动项目（WIUCASQD2022007）等基金的资助，以及温州大学数理学院和上海交通大学颜徐州研究员的全力支持。

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202416790。