9.4.5　超分子功能材料

与共价键的合成化学相比拟，超分子组装也是构成功能材料的重要途径。自组装材料往往表现出一些新的性能，如刺激响应性、自修复等特性，利用这些特点改变以往材料制备方法，实现材料自身“智能化”，在催化、能源、光电以及药物方面展示巨大的应用前景。

（1）超分子光电功能材料与柔性电子器件。具有光响应、导电和半导体特性的有机光电功能材料和器件是当前新材料的研究热点，在能源、信息、智能传感和物联网等重要领域具有广阔的应用前景。有机光电材料的性能既与分子的结构有关，又与分子的堆积、聚集态密切相关。而后者正是这些π-共轭体系的自组装，尤其是当分子加工成材料过程中，分子在纳米、微米尺度范围的有序聚集态结构将对电学、力学和光电性能都有很大的影响。有机光电功能材料的可控自组装是推动其最终能够走向大规模应用的最重要的因素之一。同时，区别于无机材料的刚性，柔性是有机材料最为重要的优点，因此柔性器件的研究具有重要的科学意义与应用价值，是当前可控自组装发展的一个重要方向。

（2）刺激响应性材料。刺激响应性材料是近年来蓬勃发展起来的一类新型功能性材料。这类材料能够对外界环境中的微小变化产生快速的响应，致使其物理性能和化学性能发生突变。常见的刺激响应性包括温度响应性、pH响应性、光响应性、离子强度响应性、电场磁场响应性。自组装材料融合了分子的可设计性以及非共价键的可调控性，对于这些刺激表现出很好的响应性，因而成为重要的刺激响应性材料，有望在化学反应与传感、药物控释材料、生物传感器和组织工程等多个领域发挥应用价值，是超分子材料当前研究的一个重要领域。(https://www.daowen.com)

（3）超分子自修复材料。自修复材料是在无外界作用条件下，材料本身就能对内部缺陷进行自我恢复的一种特殊功能材料。材料在使用过程中不可避免地会产生局部损伤和微裂纹，并由此引发宏观裂缝而发生断裂，影响材料的正常使用和缩短使用寿命。裂纹的早期修复，特别是自修复是一个现实而重要的问题。一方面可以通过加热等方式向体系提供能量，使其发生结晶、在表面形成膜或产生交联等作用实现修复；另一方面则可以通过在材料内部分散或复合一些功能性物质来实现，而非共价相互作用，包括动态共价键可逆性的广泛应用将在自修复材料领域起到重要作用。

（4）超分子手性材料。手性是自然界最普遍的属性之一，手性在从中微子到分子到宏观材料等各个层次都具有体现，也是自组装过程中必然产生的现象。生命的手性单一性引起了人们长期的关注，而手性功能材料在医药、材料、生物、传感等诸多领域均有广泛应用。自组装是实现分子手性传递、放大和功能化，获取手性材料的一种重要手段。最近十几年，多层次自组装手性材料的构筑与调控取得了重要进展，在自组装手性超分子聚合物、手性圆偏振发光材料与器件、手性不对称催化和手性分离等领域均取得突破，成为自组装的一个重要研究领域。