自癒合材料是一種「有生命」的材料，
損傷後能像人類皮膚一樣自行癒合，
恢復原有結構和功能，
大大延長了材料的使用壽命，
提高使用安全性並降低維護成本，
可謂安全又環保！
近日，東華大學纖維材料改性重點國家實驗室遊正偉教授團隊在自癒合材料領域取得重要進展，相關成果以《一種具有空前力學效能的高效自癒合彈性體》(A Highly EfficientSelf-Healing Elastomer with Unprecedented Mechanical Properties)為題，發表於材料學領域國際頂尖學術期刊《先進材料》(Advanced
Materials)。東華大學博士生張璐之和劉增賀是該論文共同第一作者，遊正偉教授是該論文通訊作者，東華大學何創龍教授、管清寶副教授是論文的共同作者。
自癒合材料在汽車塗層、可穿戴電子、軟體機器人、生物醫學等諸多領域備受關注。然而，已報導的自癒合材料往往需要外界刺激（比如加熱、雷射、壓力等）來激發癒合過程，同時力學和自癒合效能難以兼顧，研製理想的高強韌室溫自癒合材料仍然是該領域的挑戰。
Cu-DOU-CPU自癒合彈性體的設計
遊正偉教授團隊創新提出了一種可以同時提升材料自癒合效能和力學效能的分子策略——基於銅配位丁二酮肟氨酯的彈性體（Cu-DOU-CPU）。Cu-DOU-CPU中同時存在動態共價鍵（肟氨酯鍵）和動態非共價鍵（金屬配位鍵和氫鍵），其中銅離子的配位作用是關鍵：配位產生的動態交聯顯著增強了材料的力學效能；同時，銅離子的配位提升了肟氨酯鍵的動態性，材料表現出更優的自癒合效能。蘇州大學鮑曉光教授團隊透過密度泛函理論計算解釋了其中的分子機制。三種動態鍵的協同作用使得材料具有一系列優異的效能。Cu-DOU-CPU的強度和韌性分別達到了14.8
MPa和87.0 MJ m−3。同時，Cu-DOU-CPU在室溫下可以自發自愈，即時自愈強度可達1.84 MPa，並持續增加至13.8 MPa，超過所有同類材料的原始強度。
Cu-DOU-CPU彈性體的超強力學效能和自癒合能力
利用該材料複合液態金屬構建了高拉伸自癒合導線。切斷的導線在室溫下9分鐘就可以基本癒合，在再拉伸2.5倍的情況下，仍然能保持電路的導通，展現了該自修復材料在磅礴興起的可拉伸電子領域的良好應用前景。
Cu-DOU-CPU彈性體構築自癒合可拉伸電子器件
值得一提的是，Cu-DOU-CPU合成所使用的原料均為易得的工業品，反應採用「一鍋法」，簡便易行，非常有利於大規模使用。此外，該工作提出的利用金屬配位作用來同時提升力學和自癒合效能的策略，可以拓展到其它金屬離子和動態鍵體系，為研製高效能的自癒合材料提供了全新的思路。
團隊合影
遊正偉教授團隊長期從事彈性體的研究，近年來致力於動態鍵構築智慧彈性體特別是自癒合彈性體(ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 20591–20599)。近期，該團隊還基於丁二酮肟氨酯基團的多重反應性，研製了一種強韌、自愈、防偽多合一仿生超級防護材料，相關成果也將於近期發表。
該工作獲得了國家自然科學基金、上海市自然科學基金、東華大學勵志計劃等專案資助。
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