在材料科学领域，
兼顾
弹性体的
高强度与高韧性
一直是一个
挑战
。弹性体通常具有优异的可拉伸性和柔韧性，但往往在高强度和高韧性之间存在
矛盾。
高强度材料通常较脆，而高韧性材料则往往缺乏足够的刚性
，
难以承受
高载荷
。
本工作受蜻蜓翅膀
多级结构
的启发，
在动态酰基氨基脲基团中引入非匹配超分子相互作用（
MMSIs
），构建了
SPUU-DS
弹性体的刚柔互补型杂化网络。通过软段（
类似
柔性翅膜）与硬段（类似刚性翅脉）的协同作用机制，结合致密氢键阵列实现软硬段动态适配。
制备的超分子弹性体断裂时的真应力为
1
.1 GP
a
，韧性为
3
25.54 MJ/m
3
，断裂能为
2
32.83 kJ
/m
2
，同时还具有自修复性能。
进一步
将弹性体与石墨烯复合后制备了
“
三明治
”
结构
的防护和监测传感，
通过穿刺角度与电阻信号的智能关联特性，
不仅可以提高轮胎的抗穿刺性能，还能对轮胎的
损伤
进行
定位预警。
图
1
蜻蜓翅膀仿生结构、刚柔超分子链协同增强机理及软
/
硬段分子设计示意图
图
2
SPUU
弹性体合成路径、硬段分子动力学模型（粉色标示）、内聚能密度对比及软硬段相互作用能（
E
s-h
）
分析。
图
3
SPUU-D
2
S
1
(1.6)
紫外
可见
光谱、手机薄膜成像、变温
FTIR
（
ν(N-H)/ν(C=O)
）、同步
/
异步映射及氢键类型解析
。
图
4
弹性体
的
拉伸
XRD
表征
、
AFM/SAXS
形貌表征、
tanδ
温变响应及应力松弛活化能对比
。
图
5
SPUU-DS
力学综合性能：应力
-
应变响应、
6.0 kg
承载、抗穿刺机制、缺口敏感性、断裂能及循环加载行为
。
图
6
自修复性能表征：力学恢复、
重复加工性能
、光谱追踪及动态氢键机制
。
图
7
智能防护
监测
应用：穿刺力
-
位移行为及多角度（
30°-120°
）穿刺下的电阻信号（
Δ
R
/
R
0
）动态响应特性。
相关研究成果以
"Dragonfly wing-inspired reticular hierarchical structure enables strong and tough supramolecular elastomers"
为题发表在
Advanced Functional Materials
（
10.1002/adfm.202409146
）期刊上。
南京林业大学硕士研究生
卢庆闯
为第一作者，
南京林业大学
罗艳龙
副教授为
通讯作者。此研究工作
得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金和常州市科技项目
资助支持
。
论文信息
:
Qingchuang Lu, Lei Duan, Yao Liu, Chenrui Zhang, Zebo Zhang, Zhenyang Luo, Cheng-Hui Li, and Yanlong Luo*
.
Dragonfly wing-inspired reticular hierarchical structure enables strong and tough supramolecular elastomers
,
Advanced Functional Materials
,
2025
, 2506282
. DOI: 10.1002/adfm.202409146.
论文链接
:
https://doi.org/10.1002/adfm.202506282
相关进展
南林罗艳龙副教授《Macromolecules》：聚氨酯弹性体自修复行为和机理
南林徐徐教授/中国林科院刘鹤研究员 Angew：基于sp²杂化的超强可拉伸的高弹超分子弹性体
兰州大学吕少瑜教授 AFM：用于低温传感的阻尼超分子弹性体
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