水性聚氨酯彈性體具有優(yōu)異的機械性能、自修復(fù)性和可回收性，對于環(huán)保應(yīng)用具有重要意義。隨著超分子化學(xué)的快速發(fā)展，通過將弱氫鍵與主鏈中的其他非共價相互作用相結(jié)合的方法，已經(jīng)設(shè)計和合成了許多可修復(fù)的水性聚氨酯。然而，很少報道將 H 鍵與離子鍵相結(jié)合的 WPU。傳統(tǒng)上，用于防止 WPU 分散體團聚和不穩(wěn)定的親水離子鏈段會嚴(yán)重削弱機械強度。
天津大學(xué)團隊通過在網(wǎng)絡(luò)中引入強多個H鍵和離子鍵的協(xié)同相互作用，開發(fā)了一種具有前所未有的抗裂性的可修復(fù)且高度堅韌的 WPU 彈性體。微相分離結(jié)構(gòu)有助于實現(xiàn)超高拉伸強度、超韌性和前所未有的破紀(jì)錄斷裂能。受益于可逆氫鍵和離子鍵的動態(tài)重建，WPU 彈性體表明，微相分離結(jié)構(gòu)有助于超高拉伸強度 (≈58 MPa)、超韌性 (≈456 MJ m-3 ) 和前所未有的破紀(jì)錄斷裂能 (≈320 kJ m-2）。由于可逆氫鍵和離子鍵的動態(tài)重建，WPU 彈性體在 50°C 下表現(xiàn)出強大的自愈性，允許完全恢復(fù)機械性能。重要的是，WPU 的熱塑性使得不同物體的直接 3D 打印和管的靜電紡絲成為可能。這項工作為具有各種功能和可再加工性的彈性體的設(shè)計開辟了新的視角，擴大了它們在軟機器人和人工支架中的應(yīng)用范圍。
示意圖 1，超分子WPU彈性體的合成。
圖 2 WPU 彈性體基本機械性能的表征。
圖3， WPU2的可加工性。
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