自然界中的肌肉、肌腱和软骨等承载材料能够在保持机械功能的同时实现自主的重复自我修复，这为开发耐用的合成自愈合材料提供了灵感。然而，传统的自愈合聚合物通常采用超分子交联和均质结构，存在固有的机械性能弱点，难以同时实现高刚度、高韧性和高抗疲劳性，限制了其在负载应用中的替代潜力。尤其在高要求的工程领域如航空航天、汽车和医疗健康中，高刚度对于抵抗过度变形至关重要，而高疲劳阈值则是承受循环载荷下裂纹扩展的关键。长期以来，材料的刚度与抗疲劳性之间存在着难以调和的矛盾，成为自愈合材料商业化的一大挑战。
近日，南京理工大学傅佳骏教授、徐建华副教授课题组研究通过在多尺度上构建动态高阶结构，成功开发出一种兼具超高刚度、卓越抗疲劳性和快速自愈合能力的MXene-聚氨酯复合材料（CPU/MP）。该材料通过氢键驱动组装，在自愈合聚氨酯基体中构建了微米级的MXene三维框架与纳米级连续动态硬相，实现了疲劳阈值高达8226.3 J m⁻²、杨氏模量达51.1 MPa的优异性能，并能在近红外光照射下于1分钟内实现高效自愈合。该设计通过多尺度应力分散机制，有效抑制了裂纹扩展和热激活效应，为开发多功能高性能聚合物复合材料开辟了新路径。相关论文以“Multiscale interlinked structures limit fatigue crack propagation in a MXene-polyurethane composite”为题，发表在Nature Communications上。
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