英文原题：Review on research progress of bio-based self-healing polyurethane
通讯作者：贾志欣（浙江科技大学），蒋少华、韩小帅（南京林业大学）
作者：冯红雨，王豫立，张婷，王江波
随着全球绿色可持续发展战略的深入推进，智能材料因其响应性与自适应能力受到广泛关注。其中，自修复聚氨酯（SHPU）作为一种具有革命性潜力的智能材料，在延长材料寿命、提升安全性和降低维护成本方面具有重要意义，广泛应用于涂层、电子皮肤、软体机器人、生物医学等领域。然而，SHPU仍面临一个核心挑战：如何在保持高强度、高韧性和适宜模量的同时，实现高效快速的自修复能力，即解决“力学性能-自修复效率”之间的平衡难题。传统方法中引入动态键往往削弱力学性能，而增强交联则限制链段运动性，阻碍修复过程。近年来，研究者逐渐聚焦于来源广泛、可再生、结构多样的生物质资源（如木质素、单宁酸、纤维素纳米晶等），通过其活性官能团和动态键前体结构，构建动态网络、增强多功能性和调控微相结构，为实现高性能自修复聚氨酯提供了新途径。因此，系统探索生物质在SHPU中的应用，对突破下一代智能材料的关键瓶颈具有重要指导意义。
图1. 生物基SHPU研究进展示意图。
本综述系统梳理了生物基自修复聚氨酯（SHPU）的材料设计瓶颈与可持续发展路径（图1），总结了生物质资源在协同提升SHPU力学性能与自修复效率方面的作用机制与应用前景。文章重点分析了木质素、纤维素等生物质组分作为动态构建单元的设计原则，揭示了其通过刚性骨架增强、微相分离和动态界面工程突破“力学‒自修复”权衡困境的机制。在室温自修复方面，综述介绍了基于多重氢键和π‒π堆叠的温和修复体系，以及光热/溶剂刺激响应策略；在多功能集成方面，总结了生物质赋予SHPU的荧光、抗菌等附加功能而不影响性能平衡的路径。文章还探讨了生物质增强SHPU可持续性的双重贡献：作为绿色碳源降低全生命周期碳排放，并通过可逆重组与可控降解实现高效回收与环境友好降解。
图2 生物基SHPU的前景和未来研究方向的展望图。
总结/展望
生物基自修复聚氨酯（SHPU）的未来发展依赖于分子工程与材料设计的深度融合（图2）：需通过精准动态键设计与多组分协同构建，突破力学—自修复性能平衡瓶颈；借助先进制造与智能响应系统，提升材料的环境适应性与功能集成度。在应用层面，高性能SHPU将拓展至柔性电子、生物医疗及高端装备等领域，其可循环与可控降解特性也有望支撑绿色材料体系的构建。随着多学科交叉与产业化推进，生物基SHPU将朝着高性能、智能化及可持续方向迅速发展。
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Review on Research Progress on Bio-Based Self-Healing Polyurethane
Hongyu Feng, Yuli Wang, Ting Zhang, Jiangbo Wang, Zhixin Jia*, Shaohua Jiang*, Xiaoshuai Han*
ACS Materials Lett. 2025, 7, XXX, 3461–3488
https://doi.org/10.1021/acsmaterialslett.5c01153
Published September 15, 2025
© 2025 American Chemical Society
（本稿件来自ACS Publications）