材料设计长期面临“坚固性”与“动态性”之间的权衡挑战：高强度材料需依靠稳定的共价键或强非共价作用维持结构，而可加工性与可回收性则需动态可逆的相互作用以实现网络重构。聚脲（PUs）因其高度有序的氢键网络而具有优异力学强度、热稳定性与耐溶剂性，但强氢键也导致链段运动受阻、熔点过高（＞280℃），难以加工且易热降解。以往通过破坏氢键秩序引入动态性的方法（如氮取代或聚硫脲）往往牺牲了材料的热稳定性与抗蠕变性。
图1 二硫键插入聚脲的分子设计理念及其与传统聚脲（PUs）和聚硫脲（PTUs）的性能对比
华东理工大学张琦课题组报道了一种通过二硫键重构实现聚脲材料性能革新的策略。仅用二硫键替换主链中两个碳原子，即可在保持尿素单元间有序氢键组装的同时，抑制氢键阵列的次级结晶，并通过形成 S–S–H–N 相互作用提供额外氢键位点。
该结构变化使半结晶均聚聚胺在低于熔点的温度下具备链运动与重构能力，兼具热塑性般的（再）加工性与热固性般的坚固性，包括高于 2 GPa 的储能模量、宽抗蠕变温度范围（可达 150℃）、类陶瓷硬度及耐常见溶剂性能。此外，材料表现出酸催化解聚潜力，可实现闭环循环回收。
图2 材料的微观结构与热性能
该研究成功通过将动态共价二硫键与传统聚脲结合，构建出既坚固又具动态重构能力的聚脲材料。二硫键的引入保持了尿素基氢键自组装结构，同时抑制了聚合物链的次级堆积，从而使链段具备动态重构能力。氢键与二硫键的协同作用在动态性与坚固性之间建立了微妙平衡，使材料表现出超高机械强度、优异热稳定性与耐溶剂性，这在非共价交联网络中极为罕见。
二硫键的引入使原本难以热加工的半结晶聚脲具备类似热塑性的可重塑性、可重复加工性与化学可回收性。该简洁而稳健的设计原则有望为传统聚尿材料注入前所未有的动态性，拓展其作为可持续高性能材料的应用前景，并为未来强韧动态聚合物的分子设计提供机制参考。
Zezhou Zong et al., Revitalizing poly(urea)s via disulfide reconfiguration. Sci. Adv.12, eaea8130(2026). DOI:10.1126/sciadv.aea8130
