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近日，東華大學(xué)纖維材料改性重點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室游正偉教授團(tuán)隊(duì)在多功能防護(hù)材料領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果以《兼具多重防護(hù)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(jìn)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(guò)程中，時(shí)常受到外力拉伸/壓縮、摩擦、刮擦或穿刺等機(jī)械傷害，嚴(yán)重影響其使用壽命，甚至散失功能，帶來(lái)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(qiáng)韌、力學(xué)梯度、自修復(fù)、熒光等防護(hù)性能，使其能夠在惡劣環(huán)境中生存。由于這些防護(hù)性能相互獨(dú)立，通常由不同化學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而實(shí)現(xiàn)，因此現(xiàn)有的防護(hù)材料構(gòu)造技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的防護(hù)性能一般比較單一，大大限制了材料的綜合防護(hù)性能和應(yīng)用范圍。

據(jù)此游正偉教授團(tuán)隊(duì)提出了利用多反應(yīng)性基團(tuán)在一個(gè)材料里構(gòu)筑多重防護(hù)性能的新思路。將具有室溫可逆動(dòng)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(tuán)引入到聚氨酯材料中，相應(yīng)地獲得了同時(shí)具有強(qiáng)韌、力學(xué)梯度、室溫自發(fā)自修復(fù)、熒光性能多合一防護(hù)材料（圖1）。

圖1基于多重反應(yīng)性丁二酮肟氨酯基團(tuán)構(gòu)建多合一防護(hù)材料

  基于上述材料，作者構(gòu)建了一張超級(jí)防護(hù)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(duì)塑料的無(wú)縫貼合能力，該膜潛在應(yīng)用于電腦、手機(jī)、證書等貴重物品的防護(hù)（圖2）。

圖2集快速室溫自修復(fù)、耐穿刺、強(qiáng)粘合、熒光防偽于一體的多功能防護(hù)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(jìn)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(tuán)隊(duì)通過(guò)深入研究金屬離子對(duì)上述丁二酮肟氨酯的配位作用，通過(guò)銅離子配位既提高了材料的力學(xué)性能，同時(shí)促進(jìn)肟氨酯基團(tuán)的動(dòng)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(bào)到的最大的強(qiáng)度和韌性的室溫自修復(fù)彈性體(Adv. Mater.2019, 10.1002/adma.201901402)。

  同時(shí)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(jià)易得的工業(yè)品，可以通過(guò)簡(jiǎn)便的一步法構(gòu)建聚氨酯材料，也可以通過(guò)合理的設(shè)計(jì)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(guó)家自然科學(xué)基金、上海市自然科學(xué)基金、東華大學(xué)勵(lì)志計(jì)劃等項(xiàng)目資助。

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