近日，化学化工学院胡珀博士在国际知名期刊《Chemical Engineering Journal》发表题为“An ultra-tough and impact-resistant elastomer forged by a spider silk-inspired strategy of molecular rivets and sacrificial bonds”的研究论文。胡珀博士为论文第一作者，安庆师范大学为该论文第一单位和通讯作者单位，南京理工大学为共同通讯作者所在单位。该期刊为JCR 一区、中科院一区 TOP 期刊，影响因子13.2。
弹性体材料是柔性电子、可穿戴设备、软机器人等新兴领域的核心基础材料，然而实现材料准静态高韧性与动态抗冲击性能的协同提升，一直是该领域亟待突破的关键科学难题。针对这一行业痛点，研究团队受蜘蛛丝独特的层级结构启发，创新性提出分子铆钉与牺牲键协同设计策略，成功制备出一种新型聚氨酯弹性体材料。该研究通过强氢键作用单元构建“分子铆钉”稳定材料骨架，以弱氢键作用单元作为“牺牲键”实现可逆能量耗散，二者协同驱动材料形成独特的“纳米核-微岛”分级聚集结构，从结构设计层面有效解决了高韧性与抗冲击性能难以兼顾的固有矛盾，显著提升了材料的承载能力、耗能能力与动态响应稳定性。
研究结果表明，材料韧性可达344.4 MJ/m3，0.42 g样条可提起4.05 kg重物，具有优异承载能力。在钢球冲击测试中，材料能够有效承受20 g、50 g和80 g钢球自不同高度下落产生的高速冲击，在大变形后仍可迅速恢复初始形貌而不发生破坏。基于该材料构筑的柔性应变传感器还展现出优异的综合服役性能。器件可在700%拉伸下保持完好，并能够稳定监测手指弯曲、小腿运动、膝关节弯曲和手臂弯曲等不同尺度人体运动信号。在20%应变条件下经历1000次循环拉伸后，传感器仍保持稳定的信号波形与响应幅值；在重复动态冲击、敲击以及180°反复扭转等多种复杂测试条件下，器件均表现出稳定、可逆的电学响应，展示出良好的结构可靠性和长期使用稳定性，在柔性电子器件和可穿戴传感领域具有良好的应用前景。
该研究成果为仿生高性能弹性体的结构设计与性能调控提供了全新思路，所制备的超韧抗冲击弹性体材料在柔性电子器件、可穿戴传感设备、智能软材料等领域具有重要的实际应用价值，为相关领域的技术创新与产品开发奠定了材料基础。（撰稿：胡珀 审核：刘志强）
该学术论文网址：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894726020656
