离子相互作用增强型自修复可回收聚氨酯复合导体的设计与性能研究

本文报道了一种基于离子键（IPU-x）增强的自修复可回收聚氨酯材料，通过三羧酸与叔胺基团构建动态离子交联网络，实现20.49 MPa拉伸强度、1007%断裂伸长率和50.38 MJ/m3韧性的优异机械性能。该材料在60℃下1小时即可达到97%的自修复效率，与碳纳米管（CNTs）复合制备的柔性传感器展现出卓越的应变敏感性，为可穿戴电子器件提供了新型材料解决方案。

　　

Highlight亮点

通过三羧酸与叔胺基团的离子相互作用构建了动态物理交联网络，赋予聚氨酯材料卓越的机械性能（20.49 MPa，1007%伸长率）和高效自修复能力（97%修复率/60℃/1h）。该离子聚氨酯（IPU-x）与碳纳米管（CNTs）复合制备的柔性传感器在人体运动监测中展现出优异的应变敏感性和稳定性。

Introduction引言

聚氨酯（PU）因其可设计的分子结构和独特的"微相分离"特性，广泛应用于纺织、涂料、柔性电子等领域。然而传统PU材料存在机械损伤不可逆、难以回收等问题。本研究通过引入柠檬酸（CA）的三羧酸基团与PU分子链中的叔胺基形成离子键（ionic bonds），构建了动态可逆的非共价交联网络。这种设计不仅增强了材料的机械性能，还赋予其自修复和可回收特性，为解决电子废弃物污染提供了新思路。

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Materials材料

实验采用异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、N,N-二(2-羟乙基)甲基胺（MDEA）等原料，通过精确控制羧酸/叔胺比例（x=0.5-2.0）合成系列IPU-x材料。

Structure characterization结构表征

FTIR分析显示3350 cm^-1（N-H）、1729 cm^-1（C=O）和1532 cm^-1（C-N）特征峰，证实了离子键的形成。DSC测试表明材料具有明显的微相分离结构，这是实现高弹性的关键。

Conclusions结论

IPU-x通过离子键（ionic bonds）构建的动态网络实现了强度-延展性的完美平衡，其与CNTs复合制备的柔性传感器在人体运动监测中展现出>5000次的循环稳定性，为下一代可穿戴设备提供了理想材料平台。