鲍哲南，最新Matter！

第一作者：Yuran Shi

通讯作者：鲍哲南

通讯单位：斯坦福大学

论文速览

形状记忆聚合物（SMPs）在刺激触发后可以恢复到其原始形状，但通常致动能量密度较低（《1 MJ/m³）并且缺乏自愈能力。近日斯坦福大学鲍哲南团队开发了一种新型的周期性动态聚合物，这些聚合物具有高可调谐性、高形状记忆能量密度和自愈合能力。

研究团队展示了高能量密度形状记忆辅助自愈合（SMASH）技术，能够修复传统自愈合机制无法修复的宏观损伤。通过调节聚合物中的氢键单元，实现了从60°C到25°C的启动温度调节，同时保持了原始聚合物80%的能量密度，并在70°C的可达温度下实现自愈合。

利用这种自愈合、高能量的聚合物，研究者快速修复了宏观薄膜损伤（例如，厘米级刀割损伤），在没有高能量形状记忆辅助自愈合行为的聚合物中，这是不可能实现的。

此外，研究者还使用这种自愈合聚合物制造了具有高循环性和灵敏度的自愈合力传感器，为智能、耐用的可穿戴设备创造了重要的进步。

图文导读

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图1：PPG-MPU_x-PA_1-x聚合物的分子设计与SMASH机制。

图2：PPG-MPU_x-PA_1-x聚合物的热和机械性能。

图3：PPG-MPU_x-PA_1-x聚合物的流变学和微观结构表征。

图4：PPG-MPU_x-PA_1-x聚合物的形状记忆性能表征。

图5：PPG-MPU_0.7-PA_0.3聚合物的SMASH行为和压力传感器演示。

总结展望

本研究的亮点在于开发了一种具有高能量密度和可调启动温度的形状记忆聚合物，该聚合物能够通过SMASH行为修复宏观损伤。研究中，通过引入弱氢键单元调整聚合物的Tg和启动温度，同时保持了高能量密度，实现了在接近生理温度下的形状记忆和自愈合。

此外，研究者还展示了这种聚合物在制造自愈合力传感器方面的潜在应用，证明了其在可穿戴电子设备和智能生物医学设备领域的重要价值。这项工作不仅提供了一种新型的自愈合材料，而且还为设计具有定制性能的智能聚合物提供了新的策略。

文献信息

标题：Shape-memory-assisted self-healing of macroscopic punctures via high-energy-density periodic dynamic polymers with tunable actuation temperature

期刊：Matter