弹性体作为一种软质软材料,已广泛应用于防护装备、智能机器人、可穿戴电子设备、航空航天等领域。然而,其制备通常需要高温、高压条件以及共混—硫化工艺,能耗较高且操作复杂。此外,缺乏有效的能量耗散机制,也常常限制其力学性能。设计高性能弹性体的一项核心挑战,是克服强度与韧性之间的权衡。但,提高强度往往会使材料变脆,而加入柔软的耗能组分以提升韧性,则可能损害其结构完整性和机械强度。因此,如何开发兼具高强度、优异韧性、自修复能力和规模化加工性能的弹性体仍存在挑战性。
近日,我校许光文教授、赵大伟教授联合东北林业大学于海鹏教授,报道了一种受水蛭启发的纤维素基弹性体。该材料以纤维素、硅藻土和聚丙烯酰胺为原料,通过乙醇诱导的结构重构制备而成。所得仿生弹性体具有优异的力学性能和高效的能量耗散能力,压缩后几乎可以完全恢复,抗压强度超过90 MPa,承载能力超过自身重量的16万倍。此外,该弹性体对静态穿刺和动态冲击均表现出很强的抵抗能力,其抗穿刺能量为304.22 mJ,冲击韧性为28.62 MJ m⁻³;同时,它无需热处理即可自修复,并能耐受低至 −196 ℃的超低温环境。该弹性体还适用于卷对卷生产,可低成本实现米级制备。本研究为制备高性能、可规模化生产的弹性体提供了一种新策略,有望应用于先进冲击防护和新兴软体技术领域。

图. 仿生弹性体设计
2026年10月8日,相关研究成果以“A Bioinspired Cellulosic Elastomer with Ultrahigh Robustness Enabled by Structure-Induced Reconstruction for Impact Protection”为题发表于《Research》,第一作者为产研院博士研究生姜舸媛,沈阳化工大学为论文通讯单位。