具有机械变色与自修复功能的聚氨酯弹性体在应变传感器中的应用研究

为解决聚氨酯材料在服役中易受微损伤导致性能失效、且现有无损检测方法复杂昂贵的问题，研究人员开发了一种结合动态希夫碱共价键(Schiff base)和π-π*堆叠重构的智能聚氨酯弹性体。该材料在低温下实现高效自修复，并通过分子链取向变化触发可逆机械变色，为柔性传感器设计提供了创新思路。

　　

通过聚醇(polyol)与异氰酸酯(isocyanate)的共价反应合成的聚氨酯(polyurethane)，因其优异的加工性能和机械特性而快速发展。然而在实际应用中，外力作用导致的微损伤会引发材料性能急剧衰退。传统无损检测技术依赖昂贵复杂设备，而这项研究提出的机械变色(mechanochromic)聚氨酯提供了革命性解决方案——其光学信号变化可直接可视化损伤过程。

研究团队创新性地将动态希夫碱共价键(Schiff base)引入材料体系，使聚氨酯在低温条件下即展现高效自修复(self-healing)能力。当受到外界刺激时，分子链取向变化会触发π-π堆叠(π-π stacking)重构，产生可逆的颜色切换现象。这种集自修复与机械变色于一体的智能材料设计，不仅延长了材料使用寿命，更为柔性应变传感器(flexible strain sensor)的开发开辟了新途径。

图形摘要生动展示了这种"双功能"材料的运作机制：动态共价键网络实现损伤修复，而π-π^*电子跃迁产生的光学响应使应力分布可视化。该研究为新一代智能材料的开发提供了重要范式。