强度和耐性是作为结构资料运用的高分子两项最重要的力学功能指标。怎么取得兼具高强高耐功能的高分子资料，一起完成增韧、增强改性，一直是高分子资料研讨中的重要前沿和研讨热门。
近来，浙江大学化学系黄飞鹤团队、美国德州大学奥斯汀分校Jonathan L. Sessler教授和上海交通大学俞炜团队提出一种不同于以往的结构规划用于一起完成聚合物资料的增强增韧改性——引进机械互锁氢键（CHB）。这项作业将多重氢键和经典的机械互锁结构单元索烃结合起来，使用其构象的灵活性和空间的稳定性，完成了具有方向性和选择性的氢键解离和重组。将此机械互锁氢键结构单元引进到聚合物（PCHB）中，可以一起完成聚合物的增强和增韧。这种机械互锁氢键很好地处理了传统氢键聚合物中因为氢键的献身随同着网络结构完整性的损坏（图1a）的问题，以及将氢键限制住后引起的动态性和多重运动机制缺失（图1b）等问题。
如图2所示，CHB的引进给聚合物网络带来了明显的力学功能上的提高，比方高强度、高耐性和超卓的能量耗散才能。作者估测功能提高的问题大多是在应力效果下索烃内氢键的逐步解离随同两个环的相对运动，添加了整个网络系统的力致动态性和能量耗散才能。以上成果验证了将机械互锁氢键引进到聚合物中一起完成增强增韧的规划的有效性与可行性。
经过流变组合剖析办法，对聚合物在流场效果下的黏弹性进行了系列研讨，可以提醒出PCHBs的多种运动机制：当收到外部效果力或温度上升时，CHB组本分氢键的开裂答应两个环之间的相对运动，如改变和伸长。一起，这促进了网络中的链段的运动。经过两种进程的协同效果，聚合物网络的全体运动性添加。此外，氢键开裂通常会导致强度、模量和能量耗散的改变，而其它协同运动则添加了整个聚合物网络的柔耐性。这证明了机械互锁的氢键所表现出的动态而强的特性，可以一起完成聚合物网络的增强和增韧。
作者进一步将甲基化后的索烃（CHB-Me）引进到聚合物系统（PCHB-Me）中，经过一系列剖析PCHB和PCHB-Me在力学功能和流变行为上的差异（图4），可以进一步区分出机械键和氢键分别对聚合物网络的影响规则。机械键在聚合物中的效果主要是经过两个环之间的伸长、改变、旋转等彼此运动为聚合物网络在不损坏结构完整性的前提下供给更多相对移动和重新排列的或许。氢键的参加对聚合物功能的影响一方面体现在非共价键的构成和解离特性上，提高了聚合物的强度和能量耗散才能。另一方面，其在索烃内的特别方位会影响机械键在聚合物中的效果，详细体现为氢键的解离和构成对索烃内环间彼此效果的束缚和发动效果。因而，机械互锁氢键聚合物表现出更为丰厚且共同的运动机制。
经过对CHB和CHB-Me进行模拟计算（图5），进一步提醒了机械互锁氢键内杂乱的氢键解离重组进程和丰厚的运动机制。这样的运动机制与前面的力学功能测验和流变测验成果十分符合。因而，机械互锁氢键的引进极大地丰厚了聚合物网络的动态性和运动性。
图5：CHB(a)和CHB-Me(b)的CoGEF电势随拉伸间隔的函数以及对应的示意图
总归，氢键的引进赋予了机械互锁结构动态而强的特性，一起凭借机械键作为载体，在不损坏聚合物完整性的基础上，发挥出了氢键自身对外界影响做出呼应的特性。这项研讨不只提出了一种新的互锁氢键单元，用于完成聚合物的增强增韧，也标明机械互锁氢键结构的共同性可认为高分子资料供给更多元化使用的或许。
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