一、研究背景：传统聚氨酯材料的局限与突破方向
传统自修复聚氨酯弹性体虽然具备自动修复损伤的能力，但在实际应用中往往存在以下问题：结构复杂性加工受限、强度与修复效率难以平衡，以及可持续加工性不足等。
为解决这些问题，科研团队将 动态共价化学（尤其是具有高可逆性的二硫键）与 3D打印（FDM熔融沉积成型） 技术结合，成功开发出兼具高强度、自修复能力与可回收性的聚氨酯弹性体材料。
二、材料设计与制备：动态键与氢键协同增强
研究团队以 2-氨基苯基二硫化物（AD） 为链增长剂，通过动态二硫键与氢键协同作用，制备出可3D打印的自修复聚氨酯弹性体（PU-AD-X系列）。
材料合成过程包括：
- 步骤1：由 IPDI 与 PTEMG 合成端二异氰酸酯基聚氨酯预聚体（PU-AD-0）；
- 步骤2：PU-AD-0 与 AD 反应并固化成 PU-AD-X 膜；
- 步骤3：通过 FDM 技术实现蜂窝结构与复杂部件打印。
三、性能表现：强度、弹性与自修复效率兼顾
研究显示，材料在打印前后均保持优异的机械与修复性能：
| 性能指标 | PU-AD-2 膜（未打印） | PU-AD-2（FDM打印后） |
|---|---|---|
| 拉伸强度 | 7.78 MPa | 3.38 MPa |
| 断裂伸长率 | 1075.85% | 1425.78% |
| 自修复效率（50℃） | 12小时达81.47% | 6小时达95.86% |
打印样品经过切割修复后，可牵引汽车超过 5米，并在多次回收再利用后依然保持稳定的力学性能。
四、动态增强机制：分子层级的“魔术贴效应”
该材料的自修复性能来源于 二硫键的可逆重组 与 氢键作用 的协同机制。 当材料发生断裂时，动态二硫键能够在加热或时间作用下重新结合，实现分子层面的结构修复。氢键的多点连接则进一步增强修复稳定性与机械强度。
实验中，研究者通过超景深显微镜观察到微观裂纹的闭合与再连接过程，呈现出类似“魔术贴”的复合修复效果。
五、研究意义与应用前景
该研究发表于《Composites Part B》期刊（DOI: 10.1016/j.compositesb.2025.112500），提出了新的 动态键增强分子设计策略，有效解决了自修复聚氨酯与3D打印技术融合的核心难题。
该材料在 生物医疗器械、可穿戴电子、汽车部件、4D打印 等领域具有广泛应用潜力，特别适用于要求高柔性、可修复和可持续的制造场景。
六、聚淼成型科技观点：高性能可持续材料助力智造升级
作为长期专注于 3D打印、CNC加工 与 小批量复模 的制造服务企业，聚淼成型科技（深圳）有限公司 认为，此研究在“材料创新 + 可持续智造”方向具有重要意义。
聚淼在服务客户过程中，也持续关注 高分子材料与3D打印技术的融合趋势，并已在柔性件、功能性原型与耐疲劳组件制造中实现突破。未来，公司将推动更多环保、自修复材料在工业设计与小批量制造环节的应用，让智造更简单、更可持续。