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  在材料工程領(lǐng)域，具有負泊松比（NPR）特性的拉脹材料因其獨特的機械性能而備受關(guān)注。這類材料在拉伸時會橫向膨脹，而在壓縮時則橫向收縮，展現(xiàn)出優(yōu)異的能量吸收能力，尤其在減震防護和沖擊吸收等應(yīng)用中具有巨大潛力。然而,傳統(tǒng)的熱塑性泡沫和熱固性泡沫材料在制備拉脹結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)回收利用方面存在諸多局限。為了突破這一瓶頸，北京化工大學胡君教授團隊近期提出一種新的材料制備策略，通過在熱固性聚氨酯泡沫中引入動態(tài)二硫鍵，成功實現(xiàn)材料負泊松比性能與高力學性能、可回收性的有機結(jié)合（圖1）。

  在該研究中，研究團隊巧妙地將動態(tài)二硫鍵引入到聚氨酯泡沫的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，賦予材料獨特的動態(tài)可調(diào)控性。通過對泡沫材料進行130°C下的單向多效壓縮處理，在外力作用下動態(tài)二硫鍵發(fā)生斷裂和重組反應(yīng)，誘導高分子鏈發(fā)生構(gòu)象變化，使得泡沫內(nèi)部的圓形開孔結(jié)構(gòu)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂欣浱匦缘陌冀强捉Y(jié)構(gòu)，從而獲得NPR性能。研究發(fā)現(xiàn)，動態(tài)二硫鍵的含量對泡沫孔結(jié)構(gòu)的演變起著關(guān)鍵作用，適量的二硫鍵有利于高分子網(wǎng)絡(luò)發(fā)生拓撲重排，而過量或過少的二硫鍵則會抑制孔結(jié)構(gòu)的有效轉(zhuǎn)變（圖2）。

圖2. 拉脹聚氨酯泡沫的力學性能及其內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)變化。

圖3. 拉脹聚氨酯泡沫的形成機理及其NPR性能。

  該研究工作不僅克服了傳統(tǒng)熱塑性拉脹泡沫材料力學強度低、耐久性差等不足，也突破了傳統(tǒng)熱固性泡沫難以制備NPR結(jié)構(gòu)和回收利用的瓶頸，有望推動拉脹聚合物材料在減震、防護、生物醫(yī)學等領(lǐng)域的實際應(yīng)用，具有重要的科學意義和應(yīng)用價值。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202406876