可见光催化Curtius重排一锅法合成非异氰酸酯聚氨酯及其在仿生自修复离子皮肤中的应用

本期推荐：本研究通过可见光激活Curtius重排反应，创新性开发出兼具高强度（13.0 MPa）、超高延展性（1270%断裂伸长率）和高效自修复（80.8%@60°C）的离子型聚（脲-氨酯）（PUU）弹性体。该材料通过受阻脲键/氢键动态交联网络与离子液体（ILs）构建稳定离子传输通道，解决了传统离子凝胶渗漏难题。基于表面微结构设计的柔性传感器展现超高灵敏度（-6.5 kPa-1）、快速响应（48 ms）和宽检测范围（0.08-4 kPa），为人机交互和健康监测提供新策略。

　　

Highlight

本研究成功制备了具有集成自修复特性和优异离子液体相容性的化学交联离子型聚（脲-氨酯）（PUU）弹性体，通过分子结构设计和微纳表面工程相结合的策略构建了复合离子凝胶系统。具体而言，采用异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）与聚醚胺（PEA）逐步聚合合成线性预聚物，以季铵盐作为离子链延长剂，并通过交联剂建立三维聚合物网络。

Structural characterization of cross-linked ionic poly(urea-urethane)

针对离子凝胶本征导电性、韧性调节、自修复增强和防止离子液体（ILs）渗漏等挑战，本研究设计合成了一种含离子基团的新型PUU，重点探究了PUU链与离子间特殊静电相互作用。通过合成两端带羟基的溴化季铵盐——N-乙基-N-双(2-羟乙基)-N-甲基溴化物作为关键链延长剂，实现了聚合物网络与[EMIM]⁺[TFSI]^-离子液体的高效相容（接触角48.5°），其微相分离结构经小角X射线散射（SAXS）证实具有5-15 nm的纳米级畴区。

Conclusion

综上所述，本研究设计双醇结构季铵盐作为链延长剂，成功制备出自修复离子型聚氨酯（PUU）系列材料。力学和热力学性能表明：硬段含量增加使拉伸强度提升（最高达13 MPa），但断裂伸长率降低（从1500%降至800%），玻璃化转变温度（T_g）随交联密度提高而上升。表面具有仿生乳突微结构（如微针、微柱和半球阵列）的传感器表现出-6.5 kPa^-1的高灵敏度，能精准捕捉从呼吸（0.08 kPa）到关节运动（4 kPa）的生理信号，为下一代可穿戴医疗设备提供材料基础。