具有光致发光及酸碱适应性特性的多响应、机械性能优异的自我修复水性聚氨酯

《Macromolecules》：Multiresponsive and Mechanically Robust Self-Healing Waterborne Polyurethane with Photoluminescent and Acid–Base Adaptive Properties

本研究开发了一种新型光致发光水borne polyurethane弹性体，通过[2,2′-bipyridine]-4,4′-dicarbohydrazide（BD）引入内旋共轭结构和氢键位点，赋予其优异机械性能（72.6 MPa）、高延展性（1249.7%）及环境适应性。在紫外激发下表现出稳定的荧光响应，其机理为聚集诱导发光与质子耦合能量转移的协同作用。材料可逆响应机械拉伸和酸碱环境，并通过动态键实现24小时完全自修复，提升使用寿命。

　　

本研究开发了一种新型的光致发光水性聚氨酯（WPU）弹性体，其中含有[2,2′-联吡啶]-4,4′-二羧肼（BD）结构。该材料具有分子内可旋转的共轭结构以及丰富的氢键位点，因此具备优异的机械性能、光学响应性和环境适应性。基于[2,2′-联吡啶]-4,4′-二羧肼的水性聚氨酯（WPU-BD）具有高达72.6 MPa的拉伸强度和1249.7%的断裂伸长率，表现出显著的柔韧性和耐用性。在260–400纳米的紫外（UV）光激发下，该材料展现出稳定的光致发光（PL）性能。机械、热、酸碱以及耐溶剂实验表明，其荧光效应是通过聚集诱导的发射与质子耦合的能量转移共同作用实现的。WPU-BD对机械拉伸以及酸性或碱性环境具有可逆响应：这些刺激会导致分子链重排，从而暂时降低荧光强度，但去除刺激后荧光会恢复，表现出可逆的光致发光行为。此外，动态氢键和离子键的存在使得该材料在40°C条件下24小时内可实现100%的自修复效率，显著延长了其使用寿命。