曲大辉团队报道超分子弹性体材料研究新进展

高性能弹性体因其在柔性电子、人工致动器和刺激响应材料等新兴领域的应用前景而受到广泛关注。然而，在提高聚合物网络的机械强度和拉伸性能方面总是存在权衡。近期，曲大辉教授课题组创新性地提出了一种“分子拉链”的独特概念，在超分子聚合物弹性体领域取得了新进展，相关成果以“An Ultra-Strong and Highly Stretchable Polyurethane Elastomer Enabled by a Zipper-Like Ring-Sliding Effect”为题，发表在《先进材料》（Advanced Materials, DOI：10.1002/adma.202000345）上。

团队创新性地将拟轮烷交联剂引入具有丰富的氢键堆积域的聚氨酯网络，得到兼具主客体相互作用和氢键作用的超分子聚合物网络。利用极少量（0.5 mol%）的拟轮烷交联剂就可以使聚氨酯的机械强度提高950%，伸长率提高650%，断裂能提升4470%。证明了机械作用下的氢键断裂，由此证明这种机械增强是由于滑环效应与氢键堆积网络的协同作用，使得氢键堆积域被分子拉链式的滑动同步破坏的能量耗散机制得以实现。该工作为高性能弹性体的构建提供了新策略，同时推动了人工分子机器在无溶剂型聚合网络中的实际应用。