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  近年來，聚脲材料因其優(yōu)異的理化性能和結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性而成為高分子領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，特別是在柔性電子器件、工程防護(hù)涂層等領(lǐng)域展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。在實(shí)際服役過程中，材料難免會(huì)遭受機(jī)械損傷，導(dǎo)致其性能劣化并引發(fā)安全隱患。因此，增強(qiáng)聚脲材料的機(jī)械穩(wěn)健性，特別是強(qiáng)度和韌性這兩項(xiàng)核心指標(biāo)，是確保其服役穩(wěn)定性的關(guān)鍵所在。與此同時(shí)，基于動(dòng)態(tài)化學(xué)的自修復(fù)機(jī)制為解決這一工程難題提供了新的思路。盡管如此，將高強(qiáng)度、高韌性與卓越的自修復(fù)功能同時(shí)整合到聚脲材料中，仍是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)，因?yàn)檫@些性能的實(shí)現(xiàn)依賴于截然不同的分子作用機(jī)制。要破解這一難題，關(guān)鍵在于探索并發(fā)展出創(chuàng)新的分子工程設(shè)計(jì)策略。

  為了因應(yīng)防護(hù)工程和某些特種設(shè)施設(shè)備的需求，西北工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院朱光明教授團(tuán)隊(duì)近年來系統(tǒng)性地研究了聚脲材料結(jié)構(gòu)與性能之間關(guān)系（Journal of Applied Polymer Science, 139(41), e52992；Industrial and Engineering Chemistry Research, 62(27), 10444-10453；63(44), 19350-19358；Journal of Polymer Science, 63(7), 1546–1555），并在此基礎(chǔ)上對(duì)高強(qiáng)高韌自修復(fù)聚脲的最新研究進(jìn)展進(jìn)行了評(píng)述，著重介紹了為實(shí)現(xiàn)綜合性能最優(yōu)化而采用的多種分子工程策略，包括硬域增強(qiáng)、動(dòng)態(tài)共價(jià)交聯(lián)、模塊化域構(gòu)建、納米粒子增強(qiáng)等策略。此外，文中還歸納了這些高性能自修復(fù)聚脲在多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域的潛在應(yīng)用，并指出了當(dāng)前研究所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。該工作以“The Latest Advances in Mechanically Robust Self-Healing Polyurea Based on Dynamic Chemistry”為題發(fā)表在《Advanced Science》上（Adv.Sci.2025,2414788）。文章第一作者是西北工業(yè)大學(xué)郝瑜佳博士。

圖1 高性能自修復(fù)聚脲的分子工程策略及潛在應(yīng)用

  作者們首先介紹了聚脲的化學(xué)合成路徑及其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征，從分子設(shè)計(jì)的角度分析了諸多因素對(duì)聚脲性能表現(xiàn)的影響，系統(tǒng)總結(jié)了異氰酸酯、擴(kuò)鏈劑、軟鏈段等原料的選擇在構(gòu)建聚脲結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系中的關(guān)鍵作用。隨后，本文重點(diǎn)對(duì)高強(qiáng)高韌的自修復(fù)聚脲材料的最新研究進(jìn)展進(jìn)行論述，歸納并提煉了一系列前沿的分子工程策略，諸如多層次非共價(jià)交聯(lián)、硬域強(qiáng)化、相鎖定機(jī)制、應(yīng)變誘導(dǎo)結(jié)晶機(jī)制、動(dòng)態(tài)共價(jià)交聯(lián)以及基于模塊化域的仿生設(shè)計(jì)等創(chuàng)新方法。此外，本文亦展望了這類先進(jìn)材料在傳感技術(shù)、防護(hù)裝備以及材料回收等領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景。最后，作者們也指出了當(dāng)前在開發(fā)機(jī)械穩(wěn)健性自修復(fù)聚脲材料過程中遭遇的若干挑戰(zhàn)，包括大規(guī)模的技術(shù)難題、溶劑合成帶來的污染性，以及自修復(fù)過程依賴高能量輸入的不便之處。展望，研究應(yīng)當(dāng)致力于：探索更加環(huán)保且高效的合成路徑；設(shè)計(jì)兼具卓越綜合力學(xué)性能與室溫自修復(fù)特性的聚脲新材料；融合形狀記憶等先進(jìn)技術(shù)以輔助裂紋的自我修復(fù)過程；并借助更尖端的技術(shù)表征工具和計(jì)算模擬方法，深入分子層面的事件分析，以期揭示高性能聚合物結(jié)構(gòu)與性能之間的深層聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)材料性能的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)與優(yōu)化。

  論文信息：

  The Latest Advances in Mechanically Robust Self-Healing Polyurea Based on Dynamic Chemistry 

  Yujia Hao, Guangming Zhu*

  Advanced Science

  DOI:10.1002/advs.202414788

  原文鏈接：http://doi.org/10.1002/advs.202414788

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