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近日，東華大學(xué)纖維材料改性重點國家實驗室游正偉教授團隊在多功能防護材料領(lǐng)域取得重要進展，相關(guān)成果以《兼具多重防護性能的仿生材料》(Biomimetic materials with multiple protective functionalities, DOI：10.1002/adfm.201901058)為題，發(fā)表于材料學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊《先進功能材料》(Advanced Functional Materials)。東華大學(xué)游正偉教授是該論文的通訊作者，東華大學(xué)劉增賀博士和張璐之博士是該論文共同第一作者。東華大學(xué)何創(chuàng)龍教授、管清寶副教授是論文的共同作者。

材料在使用過程中，時常受到外力拉伸/壓縮、摩擦、刮擦或穿刺等機械傷害，嚴(yán)重影響其使用壽命，甚至散失功能，帶來嚴(yán)重的安全隱患。自然界為人們提高材料抵抗外界傷害能力提供了重要啟迪，很多生物組織具有強韌、力學(xué)梯度、自修復(fù)、熒光等防護性能，使其能夠在惡劣環(huán)境中生存。由于這些防護性能相互獨立，通常由不同化學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計而實現(xiàn)，因此現(xiàn)有的防護材料構(gòu)造技術(shù)所實現(xiàn)的防護性能一般比較單一，大大限制了材料的綜合防護性能和應(yīng)用范圍。

據(jù)此游正偉教授團隊提出了利用多反應(yīng)性基團在一個材料里構(gòu)筑多重防護性能的新思路。將具有室溫可逆動態(tài)裂解、金屬配位、光解等多重反應(yīng)性的丁二酮肟氨酯基團引入到聚氨酯材料中，相應(yīng)地獲得了同時具有強韌、力學(xué)梯度、室溫自發(fā)自修復(fù)、熒光性能多合一防護材料（圖1）。

圖1基于多重反應(yīng)性丁二酮肟氨酯基團構(gòu)建多合一防護材料

  基于上述材料，作者構(gòu)建了一張超級防護膜，該膜展現(xiàn)出了快速的表面劃痕自修復(fù)能力、優(yōu)異的抵抗牙簽等尖銳物體穿刺的能力、熒光防偽性能，以及對塑料的無縫貼合能力，該膜潛在應(yīng)用于電腦、手機、證書等貴重物品的防護（圖2）。

圖2集快速室溫自修復(fù)、耐穿刺、強粘合、熒光防偽于一體的多功能防護膜

  該工作初步展現(xiàn)了聚肟氨酯的多重反應(yīng)性、優(yōu)異的性能和潛在的應(yīng)用，其還可以進一步深入、衍生，獲得一系列新穎的材料。比如近期游正偉教授團隊通過深入研究金屬離子對上述丁二酮肟氨酯的配位作用，通過銅離子配位既提高了材料的力學(xué)性能，同時促進肟氨酯基團的動態(tài)交換反應(yīng)，提升了材料的室溫自修復(fù)性能。為解決自修復(fù)材料中普遍存在的高力學(xué)性能和自修復(fù)效率的矛盾提供了新穎的思路，獲得了具有已報到的最大的強度和韌性的室溫自修復(fù)彈性體(Adv. Mater.2019, 10.1002/adma.201901402)。

  同時還值得一提的是本工作涉及的核心原料（丁二酮肟、異氰酸酯）為廉價易得的工業(yè)品，可以通過簡便的一步法構(gòu)建聚氨酯材料，也可以通過合理的設(shè)計引入到其它材料中，研制一系列功能材料，具有廣闊的應(yīng)用前景。

  該工作獲得了國家自然科學(xué)基金、上海市自然科學(xué)基金、東華大學(xué)勵志計劃等項目資助。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201901402