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  近年來，聚脲材料因其優異的理化性能和結構可設計性而成為高分子領域的研究熱點，特別是在柔性電子器件、工程防護涂層等領域展現出了廣闊的應用前景。在實際服役過程中，材料難免會遭受機械損傷，導致其性能劣化并引發安全隱患。因此，增強聚脲材料的機械穩健性，特別是強度和韌性這兩項核心指標，是確保其服役穩定性的關鍵所在。與此同時，基于動態化學的自修復機制為解決這一工程難題提供了新的思路。盡管如此，將高強度、高韌性與卓越的自修復功能同時整合到聚脲材料中，仍是一項極具挑戰性的任務，因為這些性能的實現依賴于截然不同的分子作用機制。要破解這一難題，關鍵在于探索并發展出創新的分子工程設計策略。

  為了因應防護工程和某些特種設施設備的需求，西北工業大學化學與化工學院朱光明教授團隊近年來系統性地研究了聚脲材料結構與性能之間關系（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），并在此基礎上對高強高韌自修復聚脲的最新研究進展進行了評述，著重介紹了為實現綜合性能最優化而采用的多種分子工程策略，包括硬域增強、動態共價交聯、模塊化域構建、納米粒子增強等策略。此外，文中還歸納了這些高性能自修復聚脲在多個關鍵領域的潛在應用，并指出了當前研究所面臨的機遇與挑戰。該工作以“The Latest Advances in Mechanically Robust Self-Healing Polyurea Based on Dynamic Chemistry”為題發表在《Advanced Science》上（Adv.Sci.2025,2414788）。文章第一作者是西北工業大學郝瑜佳博士。

圖1 高性能自修復聚脲的分子工程策略及潛在應用

  作者們首先介紹了聚脲的化學合成路徑及其獨特的結構特征，從分子設計的角度分析了諸多因素對聚脲性能表現的影響，系統總結了異氰酸酯、擴鏈劑、軟鏈段等原料的選擇在構建聚脲結構-性能關系中的關鍵作用。隨后，本文重點對高強高韌的自修復聚脲材料的最新研究進展進行論述，歸納并提煉了一系列前沿的分子工程策略，諸如多層次非共價交聯、硬域強化、相鎖定機制、應變誘導結晶機制、動態共價交聯以及基于模塊化域的仿生設計等創新方法。此外，本文亦展望了這類先進材料在傳感技術、防護裝備以及材料回收等領域的廣闊應用前景。最后，作者們也指出了當前在開發機械穩健性自修復聚脲材料過程中遭遇的若干挑戰，包括大規模的技術難題、溶劑合成帶來的污染性，以及自修復過程依賴高能量輸入的不便之處。展望，研究應當致力于：探索更加環保且高效的合成路徑；設計兼具卓越綜合力學性能與室溫自修復特性的聚脲新材料；融合形狀記憶等先進技術以輔助裂紋的自我修復過程；并借助更尖端的技術表征工具和計算模擬方法，深入分子層面的事件分析，以期揭示高性能聚合物結構與性能之間的深層聯系，從而實現對材料性能的精準預測與優化。

  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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