基于希夫碱笼状结构设计的高强韧水性聚氨酯及其红外隐身应用研究

为解决高性能聚合物材料强度与韧性难以兼得的工业难题，研究人员创新性地合成了一种含希夫碱结构的硼酸亚胺笼状化合物(BIC)，并将其共价引入水性聚聚氨酯(DWPU)分子链中。所得弹性体(DWPU-BIC-x)展现出53.0 MPa的断裂强度、1095.5%的断裂伸长率和269.8 MJ m?3的优异韧性，同时通过BIC与Sm3+配位实现了红外隐身功能，为多功能聚合物材料开发提供了新思路。

　　

为突破聚合物材料强度与韧性相互制约的瓶颈，科研团队巧妙设计了一种具有刚性笼状结构的硼酸亚胺笼状化合物(Boronic acid imine cage, BIC)。这种含希夫碱(Schiff-base)结构的分子作为"结构枢纽"，通过其芳香环的π-π堆叠(π–π stacking)和氮原子的氢键作用，有效调控了水性聚氨酯(Waterborne polyurethanes, WPU)分子链的运动和分子间作用力。

实验表明，BIC的引入使材料在承受机械应力时能高效耗散能量，最终获得的DWPU-BIC-x弹性体实现了53.0 MPa的惊人强度和1095.5%的断裂伸长率，韧性高达269.8 MJ m^?3，成功打破了传统聚合物的强度-韧性平衡。更有趣的是，利用BIC中─C═N─与金属离子的配位特性，研究人员发现与Sm³⁺配位后的材料展现出优异的红外隐身性能。

这项研究不仅为设计高性能聚氨酯材料提供了新策略，其独特的结构-性能调控机制也为开发智能隐身材料开辟了新途径。通过精确控制分子间相互作用和能量耗散途径，该工作为未来多功能聚合物材料的分子设计提供了重要参考。