鑒于此，西南科技大學常冠軍教授、康明教授聯合南方科技大學康天懌助理教授，以自制的吲哚改性二氧化硅微球結合吲哚基環氧樹脂，構筑具有三種界面π-π堆積相互作用的復合物。在受到外界力場刺激時，三種界面π-π堆積相互作用可以通過本身“斷裂-重構”的特性產生連續的驅動力以促使微球產生“滾動行為”，從而更高效率地耗散內部集中的應力，協同提高了材料的強度和韌性，復合材料的拉伸強度和斷裂伸長率較高分子基底分別提高了49.8%和358.9%。此外，作者還發現，微球的“滾動行為”呈現出了“力-熱等效性”，賦予材料優異的熱穩定性和熱驅動性，并有望在極端環境中應用。這項研究提出的策略創新性地結合了力學和化學的方法，協同提升了復合材料的強度和韌性，同時提高了復合材料的熱穩定性和熱驅動性，進而為設計新一代高性能復合材料提供了全新思路。相關工作以“Constructing High-Performance Composite Epoxy Resins: Interfacial π-π Stacking Interactions-Driven Physical Rolling Behavior of Silica Microspheres”為題發表在最新一期的《Advanced Materials》上，西南科技大學材料與化學學院材料科學與工程專業在讀博士研究生唐巧林為本文第一作者。

【本文設計思路以及界面界面π-π堆積相互作用（E-S- type）的證明】

此項研究的設計思路來源于經典的物理學概念——物體的滾動相較于滑動而言，擁有更低的應力集中和能量集中，因此可以更高效率地實現能量傳遞。作者在前期工作的基礎上，將改性的二氧化硅微球引入高分子基底中構筑具有三種界面π-π堆積相互作用的復合環氧樹脂。其中，存在于微球和高分子之間的界面π-π堆積相互作用（E-S- type）通過嚴格的理論模擬和光譜學實驗證據予以嚴格證明。

界面π-π堆積相互作用驅動微球滾動構筑高性能復合環氧樹脂的示意圖

“滾動行為”的理論模擬