自然界中的肌肉、肌腱和軟骨等承載材料能夠在保持機械功能的同時實現自主的重復自我修復，這為開發耐用的合成自愈合材料提供了靈感。然而，傳統的自愈合聚合物通常采用超分子交聯和均質結構，存在固有的機械性能弱點，難以同時實現高剛度、高韌性和高抗疲勞性，限制了其在負載應用中的替代潛力。尤其在高要求的工程領域如航空航天、汽車和醫療健康中，高剛度對于抵抗過度變形至關重要，而高疲勞閾值則是承受循環載荷下裂紋擴展的關鍵。長期以來，材料的剛度與抗疲勞性之間存在著難以調和的矛盾，成為自愈合材料商業化的一大挑戰。
近日，南京理工大學傅佳駿教授、徐建華副教授課題組研究通過在多尺度上構建動態高階結構，成功開發出一種兼具超高剛度、卓越抗疲勞性和快速自愈合能力的MXene-聚氨酯復合材料（CPU/MP）。該材料通過氫鍵驅動組裝，在自愈合聚氨酯基體中構建了微米級的MXene三維框架與納米級連續動態硬相，實現了疲勞閾值高達8226.3 J m?2、楊氏模量達51.1 MPa的優異性能，并能在近紅外光照射下于1分鐘內實現高效自愈合。該設計通過多尺度應力分散機制，有效抑制了裂紋擴展和熱激活效應，為開發多功能高性能聚合物復合材料開辟了新路徑。相關論文以“Multiscale interlinked structures limit fatigue crack propagation in a MXene-polyurethane composite”為題，發表在Nature Communications上。
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