四川大学王玉忠院士团队AFM：高性能热塑性聚氨酯弹性体—分级氢键与应变诱导结晶协同实现强度、韧性与回弹性的同步增强

本文由四川大学王玉忠院士团队在《Advanced Functional Materials》发表，旨在解决热塑性聚氨酯弹性体在增强强度时易损害韧性和弹性回复的核心挑战。研究背景是传统增强策略依赖过度的动态非共价相互作用导致残余应变增大。研究目的是通过协同整合分级氢键网络与可逆应变诱导结晶，同时提升材料的强度、韧性和回弹性。团队以聚(δ-戊内酯)（PVL）为软段，异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）和草酰二肼（ODH）为硬段，合成了新型热塑性聚氨酯弹性体，并通过调控硬段含量（20-40 wt%）优化性能。结论表明，该弹性体实现了88.4 MPa的拉伸强度、445.4 MJ m⁻³的韧性和超过90%的弹性回复率，性能优于多数报道的高性能聚氨酯。其优异性能源于分级氢键网络提供动态可逆物理交联和能量耗散，PVL软段在大变形时形成亚稳态晶体提供额外承载，卸载后晶体易熔融，确保高回弹性。此外，材料还具有良好的生物相容性和可加工性（3D打印、注塑、挤出），在植入式医疗器械、柔性电子器件和软体机器人等领域有广阔应用前景。