近年来，随着柔性电子、智能驱动及可再生能源转换技术的快速发展，对高性能橡胶复合材料提出了更高要求。如何制备兼具高力学强度、高光热转换效率与良好耐久性的橡胶材料，已成为当前研究的重点与难点。围绕高性能橡胶基光热转换材料的结构设计与性能调控，青岛科技大学高分子科学与工程学院杜爱华教授团队开展了系统研究，并取得重要进展。相关研究成果发表于Composites Part B: Engineering 312 (2026) 113318和ACS Sustainable Chemistry & Engineering 14 (2025) 389。

一、基于“界面工程”的高强度、耐老化和光热转换SBR/(CCDs-Silica)橡胶材料

针对白炭黑（Silica）在丁苯橡胶（SBR）中分散性差、界面设计复杂，以及SBR不耐老化、传统方法制备的橡胶基光热转换材料光热转换效率低等难题，研究团队提出了一种界面工程策略：利用原花青素制备的粗碳点（CCDs）作为SBR与Silica的界面相容剂（图1），同时发挥CCDs独特的光热转换性能及其表面丰富羟基捕获橡胶老化过程中自由基的能力，成功制备出兼具优异力学性能、高效光热转换性能及良好抗热氧化老化性能的橡胶基功能材料。

图1. 兼具高强度、光热转化和耐老化性能的SBR/(CCDs-Silica)材料设计示意图.

研究表明， CCDs表面的苯环能够与SBR的侧基苯环发生π-π相互作用，而CCDs表面的酚羟基与Silica表面的硅羟基能形成氢键，从而使得CCDs可以充当SBR基体与Silica之间的“桥梁”。此界面策略显著提高了Silica在SBR中的分散及SBR/Silica的界面结合强度。与未添加CCDs的材料相比，含3份CCDs的材料在100 ℃热氧老化7天后，老化系数提升了约217%，展现出优异的抗老化性能。值得强调的是，CCDs在性能上全面优于提纯后的碳点、商用抗氧剂6PPD以及传统光热转换填料碳纳米管，同时规避了6PPD转化为高生态毒性产物6PPD-醌的环境风险，展现出绿色、可持续的应用前景。另外，在近红外光照射下，该橡胶材料的表面温度在120 s内迅速上升至167 ^oC，光热转换效率高达71.3%。即使在100 ℃热氧老化5天后，其光热性能依然保持稳定。此外，研究团队还将该复合材料集成为太阳能驱动热电发生器，成功驱动小型风扇运行，验证了其在柔性电子与可持续能源转化中的实际应用潜力。

研究成果以“Interfacial engineering with crude carbon dots for anti-aging and photothermal styrene-butadiene rubber/silica composites”为题发表于Composites Part B: Engineering期刊，青岛科技大学高分子科学与工程学院杜爱华教授、刘英俊副教授为通讯作者，博士研究生王会宇为第一作者。

二、兼具形状记忆与光热转换功能的生物基橡胶复合材料

团队成员针对目前光热转换材料加工复杂、成本高、光热转换效率低的瓶颈，从墨鱼墨囊中提取了具备高效光热转换能力的真黑素，将其分散在动态β-羟基酯键交联的环氧化改性杜仲橡胶中，制备了一种兼具光热转换能力与形状记忆功能的可回收共价键交联生物基橡胶复合材料。

真黑素表面富含羟基，对杜仲胶（EUG）进行环氧化改性有助于极性真黑素的分散。同时，环氧化EUG中的环氧基可与癸二酸交联剂中的羧基反应，构建动态β-羟基酯键交联网络（图2），赋予材料重塑形与重复加工能力。研究显示，样品的形状固定率与回复率均超过96%。当真黑素添加量为1份时，在0.5W/cm²激光照射下，样品可在100秒内迅速升温至110 ℃，且表面温度可通过调节激光功率精确控制，二者之间的线性相关系数R²高达0.969。

图2. 基于真黑素的兼具光热转换与形状记忆功能的生物基橡胶材料的制备示意图.

该工作以“Biobased Elastomer Film with High Photothermal Capability for Ice-Melting and Remotely Controlled Reconfiguration Enabled by Eumelanin from Cuttlefish Juice”为题发表在ACS Sustainable Chemistry & Engineering期刊上。青岛科技大学高分子科学与工程学院杜爱华教授、刘英俊副教授为通讯作者，博士研究生香铭聪为第一作者。以上两部分工作得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金及山东省高等学校“青创团队计划”等项目资助。