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  可修復水性聚合物因其環(huán)保特性備受關注，但差的機械性能阻礙其推廣。通過合理的結構設計，構筑具有高強度的水性聚合物材料，對推廣水性聚合物的應用，并且降低環(huán)境污染具有重要意義。

  穿山甲鱗片是一種具有高強度和高韌性的天然物質，可幫助穿山甲有效抵御外部傷害，它奇特的結構與性能為高強高韌水性聚合物的結構設計提供了新思路。穿山甲鱗片中富含中細胞間脂質和角蛋白，其中細胞間脂質作為彈性蛋白，賦予鱗片優(yōu)異的韌性和輕微損傷后的自修復能力；鱗片中的角蛋白（主要為α-角蛋白和β-角蛋白）作為硬化蛋白，可通過氫鍵與靜電作用與其他物質交聯，從而提升鱗片強度。

  受穿山甲鱗片獨特微觀結構啟發(fā)，大連理工大學蹇錫高院士團隊設計了一種名為SWPUMA-SPPEK10的高強高韌超分子水性聚合物網絡（SWPN）。

  該材料是通過將本團隊自主研發(fā)的磺化雜萘聯苯聚芳醚酮（SPPEK）與含�；被澹�ASC）的陽離子超分子水性聚氨酯（SWPUMA）在水溶液中復合，再經過離心和熱壓工藝制備而成。得益于ASC、靜電相互作用與剛性SPPEK納米粒子的協同效應，SWPUMA-SPPEK10展現出卓越的機械性能，其拉伸強度達55.19 MPa，韌性高達305.93 MJ/m3。其力學性能甚至超過了常見的商用水溶性聚合物（如PVP、PVA等）。聚合物鏈中豐富的動態(tài)超分子相互作用還賦予其優(yōu)異的自修復性和可回收性。這種仿生結構設計為構建兼具高強度與可回收性的高性能水性聚合物提供了新的思路。

圖1 (a) 穿山甲鱗片的組成結構, (b) 超分子水性聚合物網絡的化學結構

圖2 超分子水性分散體及水性聚合物網絡的結構表征

圖3 超分子水性聚合物網絡的力學性能表征

圖4 SWPUMA-SPPEK10的強韌化機理

圖5 SWPUMA-SPPEK10的修復和再加工

圖6 聚氨酯基離子皮膚的應變傳感性能

圖7 SWPUMA-SPPEK10作為碳纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料的增韌層

  該工作以“Pangolin scale inspired healable, recyclable, and mechanically robust supramolecular waterborne polymer networks”為題發(fā)表在《Advanced Functional Materials》上，論文的第一作者是大連理工大學的張明光，論文的通訊作者是陳友汜研究員。本工作得到重點研發(fā)計劃項目課題、中央高�；究蒲袑ｍ椯Y金的支持。

  原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adfm.202501512