水性聚氨酯弹性体具有优异的机械性能、自修复性和可回收性，对于环保应用具有重要意义。随着超分子化学的快速发展，通过将弱氢键与主链中的其他非共价相互作用相结合的方法，已经设计和合成了许多可修复的水性聚氨酯。然而，很少报道将 H 键与离子键相结合的 WPU。传统上，用于防止 WPU 分散体团聚和不稳定的亲水离子链段会严重削弱机械强度。

示意图 1，超分子WPU弹性体的合成。

天津大学团队通过在网络中引入强多个H键和离子键的协同相互作用，开发了一种具有前所未有的抗裂性的可修复且高度坚韧的 WPU 弹性体。微相分离结构有助于实现超高拉伸强度、超韧性和前所未有的破纪录断裂能。受益于可逆氢键和离子键的动态重建，WPU 弹性体表明，微相分离结构有助于超高拉伸强度 (≈58 MPa)、超韧性 (≈456 MJ m-3) 和前所未有的破纪录断裂能 (≈320 kJ m-2）。由于可逆氢键和离子键的动态重建，WPU 弹性体在 50°C 下表现出强大的自愈性，允许完全恢复机械性能。重要的是，WPU 的热塑性使得不同物体的直接 3D 打印和管的静电纺丝成为可能。这项工作为具有各种功能和可再加工性的弹性体的设计开辟了新的视角，扩大了它们在软机器人和人工支架中的应用范围。

图 2 WPU 弹性体基本机械性能的表征。

图4， WPU2的可加工性。

相关论文以题为An unparalleled H-bonding and ion-bonding crosslinked waterborne polyurethane with super toughness and unprecedented fracture energy发表在《Materials Horizons》上。通讯作者是天津大学杨建海副教授、和刘文广教授。

参考文献：

doi.org/10.1039/D1MH01217G