具有优异机械性能和室温自修复能力的导电弹性体在众多新兴领域展现出广阔的应用前景。但由于强度和自修复性能之间的内在矛盾，以及导电层与基体界面粘合力不足，其制备仍然具有挑战性。此外，传统弹性体严重依赖石油基原材料，不利于相关产业的可持续发展。

  基于动态非共价相互作用的超分子弹性体，在相对温和的条件下具有优异的自修复性能。但非共价交联聚合物通常需引入高含量纳米填料来提升机械强度，却严重弱化了自修复性能。因此，在低填料负载下实现弹性体机械性能与自修复性能的平衡，并通过简单方法实现功能整合，需要实施合理的结构设计。

  近日，西南大学曾建兵教授课题组将聚多巴胺（PDA）引入到羧基化纤维素纳米纤维（CCNF）增强的氧化天然橡胶基体中，成功制备了具有优异机械性能和自修复性能的超分子弹性体复合材料（SECs）。在CCNF的诱导下，PDA纳米粒子被定位在CCNF网络中，从而在橡胶基体内形成具有多重界面氢键相互作用的隔离网络。隔离填料网络促进了应变诱导结晶行为，并在拉伸过程中有效耗散能量，使SECs在较低的填料负载量下拥有优异的机械性能。低填料负载也降低了对自修复性能的影响，巧妙地平衡了SECs的机械性能和自修复能力。PDA的引入使SECs能够作为光热转换弹性体并实现近红外激光诱导的快速自修复。此外，PDA的固有粘附性使得SECs还可以通过简单的浸涂技术制备导电橡胶膜，并应用于柔性应变传感器。这种“一石三鸟”策略同时解决了机械强度、动态修复性与功能适应性方面的关键挑战。

图1. SECs的制备及结构示意图。

图2. SECs的力学性能。

图3. SECs的光热转换性能。

图4. SECs的自修复性能。

图5. SECs通过浸涂技术制备导电橡胶膜。

图6. 导电橡胶膜的应变传感性能。

  该研究同时解决了导电弹性体在机械性能、动态修复性与功能适应性方面的重要挑战。首先，在CCNF的辅助下，PDA纳米颗粒被定位在CCNF网络中，从而在橡胶基体中构建具有多重界面氢键相互作用的隔离填料网络。这一设计巧妙平衡了机械性能与自修复能力之间的矛盾。ONR/P3C3样品的拉伸强度高达15.33 MPa，同时保持了834%的断裂应变，显著优于先前报道的、具有相近填料负载量的复合材料。ONR/P3C3在修复5 h后应力达到13.41 MPa，自修复效率为87.5%。其次，PDA的引入赋予了SECs稳定的光热转换性能，使其适用于光-热-电转换，并能够实现SECs快速、精准的自修复。最后，利用填充在弹性体中的PDA的固有粘附性能，通过简单的浸涂法即可在弹性体表面轻松构建导电层，从而制备出适用于柔性应变传感器的导电橡胶膜。

  相关成果近期以“Mechanically Robust and Room-Temperature Self-Healing Biobased Conductive Elastomers with Polydopamine-Functionalized Segregated Structure”为题发表在Macromolecules上。论文的第一作者为西南大学化学化工学院博士生吴明亮，通讯作者为曾建兵教授。该研究得到中央高校基本科研业务费专项资金（SWU-XDJH202314）支持。

  文章链接：https://doi.org/10.1021/acs.macromol.5c01844