西湖大学刘志昌教授团队近日在《自然合成》期刊发表研究成果，成功合成一种具有锁子甲结构的二维机械互锁聚合物(MIP)。这种新型材料在分子尺度上模拟了中世纪锁子甲的互锁环结构，实现了柔性与刚性的完美结合，为下一代防护装备和智能材料开发提供了新思路。

该研究团队采用结晶预组织与后互锁协同策略，设计出由对称三臂单体构成的二维蜂窝网络结构。每平方厘米材料包含约30亿个周期性排列的[c2]菊花链单元，每个单元由相互穿透的大环和轴组成，形成独特的机械键结构。"与线性聚合物链构成的二维MIP不同，我们的材料采用扁平互锁结构，"刘志昌教授表示，"这种设计无需化学键即可实现机械稳定性。"

实验数据显示，这种二维互锁聚合物展现出卓越的力学性能。当材料被剥离成超薄层时，其硬度比原始块状材料提高47倍，同时保持结构完整性。"这打破了材料越薄越脆弱的常规认知，"研究第一作者唐正斌解释道，"可以将其视为分子尺度的锁子甲，兼具刚性和柔韧性。"

该材料的研发过程充满意外。团队最初目标是构建分子笼结构，但[c2]菊花链单体却自发组装成二维网络。"这些结构基元具有高度灵活性和可扩展性，本是人工分子肌肉的理想特性，"刘志昌教授说，"它们意外形成的无限二维网络展现出更广阔的应用前景。"

目前，研究团队正在测试该材料对环境刺激的响应特性，探索其在智能防护装备领域的应用潜力。刘志昌教授展望道："设想一种能在撞击时自动硬化的装甲材料，虽然实现这一目标还需数年研究，但其潜力令人期待。"

更多信息： Zheng-Bin Tang 等人，《结晶二维[c2]菊花链蜂窝网络的合成》，《自然·合成》(2025)。期刊信息： 《自然·合成》