解决实现高力学性能与室温自愈能力之间的矛盾，对于实现自愈材料应用的突破具有极其重要的意义。因此，受天然蜘蛛丝和珍珠层的启发，通过将柔性二硫键和动态六重氢键（H-bonds）协同结合到聚氨酯（PU）中，开发出一种具有超高强度和韧性的室温自愈超分子材料。同时，在具有动态多个氢键的氧化石墨烯纳米片与聚氨酯基质之间的界面处引入了丰富的氢键，以提供强的界面相互作用。所得的具有反人造珍珠层结构的含尿素 PU 材料具有创纪录的机械强度 (78.3 MPa) 和韧性 (505.7 MJ m-3)、优异的拉伸性能 (1273.2% 的断裂伸长率) 和快速的室温自愈合能力（88.6% 在 25°C 下 24 小时），形成迄今为止报道的最强的室温自愈弹性体，从而颠覆了以前对传统自愈材料的理解。此外，这种仿生PU-氧化石墨烯网络赋予了制造的柔性智能机器人功能修复和形状记忆能力，从而为柔性功能器件的制造提供了前景。
图 1. (a) 具有多个动态键的 AD/2S-PU 超分子弹性体的分子结构。(b) 具有反人造珍珠层结构的聚氨酯-氧化石墨烯网络示意图。(c) 仿生复合材料中的动态键相互作用。
图 3. (a) 应力-应变曲线和 (b) PU 材料的韧性和杨氏模量。(c) 0.5%-AD/GO-PU 材料在拉伸试验期间的光学图像。(d) 承重复合材料样品的光学图像和 (e) 0.5%-AD/GO-PU 的增强机制。(f1) PU 材料的应力-应变曲线和 (f2) η 值（25 °C，24 小时）。(g) PU 材料与其他报道的自修复聚合物的极限拉伸强度、断裂伸长率、韧性、杨氏模量、自修复效率和功能修复行为的比较。
相关论文以题为Ultrahigh Mechanical Strength and Robust Room-Temperature Self-Healing Properties of a Polyurethane–Graphene Oxide Network Resulting from Multiple Dynamic Bonds发表在《ACS Nano》上。通讯作者是中国科学院宁波材料技术与工程研究所王立平教授，赵海超研究员。
参考文献：doi.org/10.1021/acsnano.2c06264
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