近年来，自修复弹性体因其具有可修复性和高韧性的多功能优势而受到广泛关注。特别是在电子元件、防腐涂层、界面粘接等领域，自修复弹性体显示出了巨大的应用前景。然而，目前所报道的大多数自修复弹性体通常难以满足高强度力学性能和快速自修复能力，一些报道的弹性体甚至需要借助高温、紫外线、溶剂等外界手段来完成自修复过程，极大的限制了自修复弹性体的进一步推广使用。因此，研制高强度、自主性、快速室温自修复弹性体是大势所趋。
近期，南京理工大学郭效德教授团队在开发高强度室温自修复弹性体的研究上做出了新的突破。他们利用不同量级分子量的聚醚胺D-2000/D-400与异佛尔酮二异氰酸酯一步共聚获得了一种最大抗拉强度为17.8 MPa，断裂能高达105.7 KJ/m2的高强度，高韧性自修复聚脲弹性体PU-S8L2（D-400和D-2000的摩尔比为8:2）。该弹性体能在室温下6h内完全恢复机械性能，其惊人的综合性能远远领先于以往报道的室温自修复材料。
聚醚胺D-2000和D-400化学长度具有显著差异，能在聚合物网络中形成低密度和高密度氢键功能区。低密度氢键功能区链段具有较高的运动效率，可提升聚合物的自修复性能。高密度氢键功能区具有较强的分子间相互作用，有益于改善聚合物网络的刚性，增强材料的力学性能。得益于两个功能区的协同作用，制备的聚合物不仅出色的力学性能还具有快速高效的室温自修复能力。
网络中大量氢键的存在增加了聚合物链段之间的结合位点，使其均具有较好拉伸强度。随着长链D-2000含量的增加，聚合物的低密度氢键功能占比逐渐增加，聚合物的延展性和自修复性能得到了显著的提升。依靠大量尿素基弱氢键的能量耗散作用，PU-S8L2表现出优异的抗穿刺和出众的抗撕裂能力，这使得其具有了巨大的应用潜力。
非对称的异佛尔酮尿素氢键具有活跃的动态性，能在室温条件下重构分子网络，实现断裂聚合物的快速室温自修复。所获得聚合物是目前所报道的，拉伸强度高于15 MPa的室温自修复材料中自修复效率最快的自修复材料。该工作为构建具有更快自修复速度和更高机械强度的室温自修复材料提供了全新的思路。
相关工作以“A novel, high strength, ultra-fast room temperature self-healing elastomers via structural functional region optimization strategy”为题已被国际著名期刊Chemical Engineering Journal（最新影响因子16.7）接收。论文第一作者为南京理工大学化学与化工学院博士生涂晶，通讯作者为国家特种超细粉体工程技术研究中心副主任（主持工作），南京理工大学超细粉体与表面科学技术研究所所长郭效德教授。该工作得到了南京理工大学分析测试中心和科学技术研究院的鼎力支持。
南京理工大学郭效德教授团队近年来致力于开发高效自修复材料及其在固体推进剂等领域的潜在应用，并取得一系列成果，包括：自修复超疏水复合涂层（Chemical Engineering Journal. 2023, 454: 140101, IF=16.7）、自修复推进剂聚氨酯粘结剂（Materials Chemistry Frontiers. 2022, 6（9）: 1161-1171, IF=8.68）等等。
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894723016182
相关进展
中山大学吴进课题组《Nano-Micro Lett.》：室温下具有高性能的可自修复、自粘附和稳定的有机水凝胶基可拉伸氧气传感器
中科院兰州化物所王齐华研究员团队《Chem. Eng. J.》：基于仿生分级氢键和金属配位键协同强化的室温自修复超分子聚氨酯
天津大学封伟教授团队 NML：室温下快速自修复的高导热聚合物复合材料
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