近日，天津大学化工学院汪怀远教授团队研发出兼具耐高温、高强韧与可回收特性的新型环氧树脂。

这一新材料突破了传统环氧树脂一次固化即永久定型、难以加工重塑的局限，能有效缓解资源浪费和环境污染，为环氧树脂高端化绿色化应用提供了新的解决方案。

传统环氧树脂的“一次性”困局 耐热与韧性的“跷跷板”难题

环氧树脂

环氧树脂是航空航天、新能源、电子封装等战略领域的核心材料，全球市场规模超130亿美元。

然而，传统环氧树脂固化后形成三维网络结构，高强度、高耐热性与韧性、可加工性始终难以兼顾——增韧需牺牲耐热性，而提高耐热性则会导致材料变脆。

简单来讲，传统环氧树脂固化后就像一块硬邦邦的塑料板，一旦定型就再也变不回去了。你想把它弄得更柔韧一点，它就会不耐热；你想让它更耐热，它就会变得很脆。就像一个硬度-韧性“跷跷板”，这头上去，那头就得下来。

因此，用传统环氧树脂做的很多东西，坏掉或过期后就只能扔掉、烧掉，没法回收。

这种材料的弊端不仅限制了传统环氧树脂在极端环境中的应用，更成为高端环氧树脂国产化与绿色化的核心瓶颈。

在我国，每年仅退役风电叶片产生约5800吨环氧树脂复合材料废弃物，只能依赖填埋或焚烧处理，既浪费资源又污染环境。

破局：“魔术贴搭扣” 让材料实现刚柔并济与可回收

新型环氧树脂材料

汪怀远团队从分子设计源头突破，在传统环氧树脂的刚性网络中巧妙地植入了可逆的“酸碱离子对”。

你可以把这些“离子对”想象成无数个微小的“魔术贴搭扣”或“乐高积木连接点”，它们把整个材料内部牢牢地连在一起，但又不像传统化学胶水那样粘死。

共价自适应网络(SEP-COOH)的设计理念

这就使得新材料在保持超高强度（77.9±1.5MPa‌）和耐热性（玻璃化转变温度‌Tg>245℃）的同时，冲击韧性达到了8.2 kJ/m²，其性能可与Hexion、Toray RS-50等商用高端结构树脂相媲美。

这种新型环氧树脂在平时非常坚硬结实、耐高温（能扛住245°C以上），但在受到强力冲击时，它们会断开一小部分，把冲击能量“吃掉”，防止材料直接裂开，就像穿了防弹衣一样。

先前的研究成果(a-c)与本研究(d)之间的差异性对比

对比市售高端环氧树脂材料，新材料的耐热性提高了约15%，而断裂韧性则提升了近3倍。

在保持这些优异性能的同时，新材料还具备了传统环氧树脂所缺乏的自修复能力和可回收性。

共价自适应网络（SEP-COOH）的动态性能及多功能特性示意图

如果把这材料加热到高温，这些“魔术贴”自己也能松开并重新粘合。这意味着坏掉的零件可以像热塑料一样被软化、重塑，变成一个全新的零件，而且性能几乎不下降。

这打破了环氧树脂“一次成型就是一辈子”的宿命，实现了回收利用。这样一来，就有望通过新型环氧树脂的可回收性能破解风电领域退役叶片的处理难题了。

基于SEP-COOH可再加工性的概念性展示及应用

汪怀远表示：“我们首次在如此高性能的热固性环氧树脂中实现了形状可编程及化学降解。实验表明，这种材料可以多次再加工和物理回收，而性能下降不超过10%。”这打破了传统环氧树脂“一次固化即永久定型”的局限。

开启绿色高端应用新场景

汪怀远教授对学生们进行指导

因为新型环氧树脂能够热塑成型，可以很容易地用热模具给它表面压印出超疏水的微结构（像荷叶一样不沾水），还可以加入通过添加氮化硼等导热粉做成散热涂层，用来给5G芯片高效散热，不但可解决5G基站、高性能芯片的散热痛点，还能解决手机电路板等高功率电子元器件的散热难题，提升设备的可靠性和使用寿命。

在航空航天、新能源汽车领域，新型环氧树脂材料凭借其高强度、耐高温、高韧性的优势可直接用于飞机机身、机翼等关键承力结构的加固、粘接或制造轻量化复合材料，助力提升航空装备的性能并实现高端材料国产化替代。

其高强韧、耐高温的特性同样适用于新能源汽车的车身轻量化结构、电池包封装等关键部件，有助于提升车辆的安全性和能效。

汪怀远团队研发的新型环氧树脂材料不仅在性能上可全面对标甚至超越国外高端产品，实现了国产化替代的可能，更通过其可回收和多功能性，催生了从“导热散热涂层”到“智能回收体系”的全新应用模式，为多个高端制造领域向更耐用、更环保、更智能的方向升级提供了核心的材料支撑。

目前，研究团队已经为这项技术申请了多项专利，并开始探索产业化路径。未来，随着技术落地，各类高端制造产品将有望因这种“绿色高强”新材料实现更耐用、更环保的升级跨越。

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