热塑性弹性体（TPE）凭借其“室温高弹性与高温热塑性”的可逆相变特性，兼具高弹性、柔韧性、机械强度、加工性能和熔融可回收性，广泛应用于汽车密封件、柔性电子、智能传感器、医疗器械等多个领域。然而，随着尖端技术日益拓展至极端工况环境，TPE正面临低温韧性不足和高温力学性能退化的双重瓶颈，同时传统设计策略难以实现多重性能维度的协同整合，限制了其在极端环境和可持续发展中的应用。因此，在分子层面实现高强度、室温自修复、可回收和极端温度力学稳定性的协同调控，仍是亟待突破的重大科学挑战。

  针对上述挑战，近日，北京化工大学先进弹性体材料研究中心岳冬梅教授团队基于分级氢键网络构建了一系列兼具高强度、室温自修复、可回收、抗撕裂和极端温度力学稳定的热塑性聚脲弹性体（IPDI-D2000-PPD）。IPDI-D2000-PPD在室温下拉伸强度可达38.6 MPa，韧性为164.2 MJ m?3，真实应力为354.0 MPa，可轻松提起超过自身重量10万倍的重物（图1）；室温自修复48小时后拉伸强度恢复至34.8 MPa（自修复效率高达90%）（图2）；历经四次热压重复加工后，化学结构和微相结构保持完整，力学性能保持率超过90%（图3）。同时具有卓越的抗撕裂性能和抗裂纹扩展能力，撕裂能与断裂能分别达168.8和174.7 kJ m?2，带缺口样品可轻松承载自身重量4.86万倍的重物（图4）；惊喜地发现，该材料在极端温度下仍能保持优异的机械性能：在低温-50 ℃条件下，韧性为143.6 MJ m?3，拉伸强度高达56.4 MPa；在高温120 ℃条件下，仍能保持14.3 MPa的拉伸强度与98.6 MJ m?3的韧性（图5），显著拓宽了使用温度范围。此外，将IPDI-D2000-PPD与离子液体混合，成功制备出用于应变传感的高强度和良好生物相容性的离子凝胶，展现出在柔性电子设备和可穿戴智能系统领域的广阔应用前景（图6）。本研究提出一种简洁高效的分子设计策略，成功实现热塑性聚脲弹性体多重性能维度的协同整合，为极端环境与智能设备应用领域高性能可持续弹性体开发提供了坚实平台。

  2025年12月6日，该工作以“High Strength Polyurea Elastomers with Superior Room Temperature Self-Healing, Recyclability, and Extreme-Temperature Mechanical Robustness”为题发表在《Advanced Functional Materials》上。文章第一作者为北京化工大学王淋博士，通讯作者为北京化工大学岳冬梅教授。该工作得到了山东省泰山产业领军人才计划、国家重点研发计划（2022YFB3704700）的支持。

图1. a) IPDI-D2000-PPD的应力-应变曲线。b) IPDI-D2000-PPD的韧性。c) IPDI-D2000-PPD与已报道自修复弹性体的韧性和强度对比。d) IPDI-D2000-PPD在300%应变下的拉伸-回复曲线。e) I-D3-P7在100% - 800%应变下的连续加载-卸载曲线（无延迟时间）。f) I-D3-P7在100%应变下1000次循环的力变化曲线。g) I-D6-P4的弹性回复照片。h) I-D6-P4在拉伸（400%、600%）和回复中的红外谱图。i) I-D3-P7在100%应变下10000次循环的力变化曲线。j) 样品拉伸-回复过程的结构示意图。k) I-D3-P7样品可承受自身重量10万倍载荷的照片。

图2. a) I-D3-P7的自修复过程照片。b) I-D3-P7在室温下不同自修复时间后的应力-应变曲线。c) I-D3-P7在不同自修复时间下的韧性、应变和应力自修复效率。d) 自修复后I-D3-P7可承受自身重量8万倍载荷的照片。e) I-D3-P7与乙醇作用前后的原位红外光谱。f) 自修复机制示意图。

图3. a) I-D3-P7的回收过程示意图。b) I-D3-P7原始样品与四次回收后的应力-应变曲线。c) I-D3-P7不同回收次数下的韧性、应变和应力回收效率。I-D3-P7原始样品与第四次回收后的样品：d) 红外光谱，e) 1D SAXS谱图，f) DMA谱图。

图4. a) I-D3-P7薄膜的裤型撕裂测试及照片。b) I-D3-P7缺口样品的拉伸曲线。c) I-D3-P7与已报道自修复材料的断裂能对比。d) I-D3-P7缺口样品在不同应变下照片。e) I-D3-P7缺口样品可承载自身重量4.86万倍载荷的照片。f) I-D3-P7在室温下的穿刺测试力-位移曲线。g) 聚脲弹性体中氢键的能量耗散机制。

图5. I-D3-P7在不同高温下的力学性能：a) 应力-应变曲线，b) 杨氏模量，c) 韧性。I-D3-P7在不同低温下的力学性能：d) 应力-应变曲线，e) 杨氏模量，f) 韧性。

图6. a) I-D3-P7-X（30%、50%、70%和90%）复合离子凝胶制备流程。b) I-D3-P7-X的应力-应变曲线。c) I-D3-P7-X与已报道其他离子凝胶的力学性能对比。d) I-D3-P7-X的电导率。e) I-D3-P7-30%在不同伸长率下的电阻变化响应（ΔR/R0）。f) I-D3-P7-30%的ΔR/R0-应变曲线。g) 经细胞毒性检测后，I-D3-P7、I-D3-P7-30%、I-D3-P7-50%与对照组在24、48、72小时的细胞活力结果。h) L929细胞经I-D3-P7、I-D3-P7-30%、I-D3-P7-50%及对照组处理24、48、72小时后的活/死细胞染色结果。

  总之，本论文创新性的提出了一种简单通用的分子设计策略，构建具有分级氢键网络的热塑性聚脲弹性体，成功实现了高强度、高韧性、室温自修复、多次可回收性、优异裂纹耐受性和极端温度适应性的多性能协同突破，解决了传统热塑性弹性体在极端环境下性能受限、难以兼顾自修复与力学强度的关键问题，且材料制备过程简单，回收方式高效（热压回收），与离子液体共混后可拓展至柔性传感领域，为可持续高性能弹性体的设计及先进智能器件的开发提供了新思路和材料平台。

  原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202525647