"如何將優(yōu)異的機(jī)械性能和光學(xué)性能集中在同一種合成材料上，是長(zhǎng)期存在的挑戰(zhàn)。"

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作者：Claire

編輯：tuya

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高性能聚合物在儲(chǔ)能、船舶防腐涂料、智能顯示器、柔性傳感器等高科技領(lǐng)域擁有巨大的應(yīng)用前景。然而，到目前為止，一直很難找到兼具優(yōu)異機(jī)械性能（如韌性、剛度和抗裂性）、摩擦電、快速自愈能力以及光學(xué)或電學(xué)性能的聚合物。

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中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所(NIMTE)海洋新材料與應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室納米復(fù)合工程材料團(tuán)隊(duì)，提出了一種新的受神經(jīng)元軸突結(jié)構(gòu)啟發(fā)的三臂結(jié)構(gòu)遙爪型（telechelic）納米結(jié)構(gòu)聚合物。該遙爪型聚合物具有很好的物理和機(jī)械性能，可以同時(shí)滿足高剛度、快速自愈能力、高粘附性等要求，還可以發(fā)射熒光。

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該研究成果發(fā)表在7月1日的Advanced Functional Materials雜志上，題為“神經(jīng)元啟發(fā)的全能萬(wàn)能遠(yuǎn)旋聚脲具有高剛度，優(yōu)異的抗裂性，高附著力，優(yōu)異的摩擦電性和AIE熒光”（Neuron Inspired All-Around Universal Telechelic Polyurea with High Stiffness, Excellent Crack Tolerance, Record-High Adhesion, Outstanding Triboelectricity, and AIE Fluorescence）。

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這種新型遙爪聚合物帶有三臂結(jié)構(gòu)，每條臂的的長(zhǎng)度都可以在很小的范圍內(nèi)被調(diào)節(jié)，以減小纏結(jié)密度（entanglement density），從而提高自修復(fù)效率。與此同時(shí)，各臂上固定有較寬的尿素基團(tuán)（urea groups），以構(gòu)建一個(gè)模擬神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的多層氫鍵網(wǎng)絡(luò)。通過固定臂的長(zhǎng)度，可以以一種簡(jiǎn)單的方式調(diào)節(jié)聚合物的機(jī)械性能。

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該遙爪聚合物的力學(xué)性能優(yōu)異，強(qiáng)度為22.5 MPa，剛度為97.9 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為1470%，抗缺口為187 kJ m-2，韌性為159.3 MJ m-3。該聚合物也擁有良好的快速自愈能力。經(jīng)過30分鐘的自愈，該聚合物韌性可恢復(fù)到92%。

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較寬的氫鍵使聚合物具有良好的粘接性能，拉剪強(qiáng)度（lap-shear strength）可達(dá)20.7 MPa，這是已報(bào)道的熱熔膠的拉剪強(qiáng)度最高值。該遙爪聚合物在多種水環(huán)境中具有良好的穩(wěn)定性，使其在水下黏附和水下封裝領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用前景。

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此外，遙爪聚合物可以帶正電，與銅摩擦后具有較高的開路電壓。其開路電壓VOC與常用的摩擦起負(fù)電材料聚四氟乙烯（PTFE）相當(dāng)，可以很好地補(bǔ)充摩擦起正電材料。

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在365 nm紫外光照射下，由于叔胺基團(tuán)（tertiary amine groups）的AIE作用，該遙爪聚合物具有發(fā)射藍(lán)色熒光的潛力。這一特質(zhì)使其在水下防偽領(lǐng)域具有潛力。