张彦峰教授团队在强韧弹性体研究方向取得新进展

具有高强度和高韧性的弹性体由于其多样化的应用一直被广泛地研究，而在生物医学应用方面经常需要具有可生物降解性和生物相容性的弹性体。如何制备具有极强机械性能的可生物降解的弹性材料供体内使用仍然是一个巨大的挑战。

近日，西安交大化学学院张彦峰教授团队采用无溶剂聚合的方法，通过聚己内酯二醇(PCL)、二异氰酸酯(IPDI)和N,N-双 (2-羟乙基)草酰胺(BHO)反应制备出了具有极高机械强度和韧性的可生物降解聚氨酯弹性体。这种弹性体结构中丰富的氢键相互作用阻碍了PCL段的结晶，促进了在弹性体内部形成均匀分布的硬相微域。通过对弹性体内部氢键相互作用和分布的进一步优化，奇迹般地实现了极高的强度（92.2 MPa的断裂强度、1.9 GPa的断裂真应力）和韧性（480.2 MJ·m-3）以及前所未有的高断裂能（322.2 kJ· m-2），加之良好的生物相容性和降解性，可通过3D打印技术制成疝气补片应用于生物医学。此外，就机械性能而言，该弹性体在柔性电子、缓冲吸能等方面同样具有很大的应用潜力。


图1 超强超韧的聚氨酯弹性体


图2 弹性体的抗撕裂和耐穿刺性

近日，该研究成果以《基于多级氢键相互作用，具有前所未有的抗裂性、极其强韧的可生物降解聚氨酯弹性体》(Extremely Strong and Tough Biodegradable Poly(urethane) Elastomers with Unprecedented Crack Tolerance via Hierarchical Hydrogen-Bonding Interactions)为题发表在期刊《先进材料》（Advanced Materials)上。该论文第一作者为西安交大化学学院硕士生郭锐，通讯作者是西安交大化学学院张彦峰教授。该工作是张彦峰教授团队在弹性体材料方向的最新成果。近年来，该团队致力于动态高分子材料的研究，将高分子材料与生物医学、介电储能、缓冲吸能等多方结合，并积极推动相关成果的产业转化。

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202212130