新闻｜面向深空探测的聚氨酯弹性体研究取得进展
甘肃科技报社融媒体中心讯（记者 张云文）近日，中国科学院兰州化学物理研究所兰州润滑材料与技术创新中心功能橡塑材料组在宽温域力学稳定聚氨酯弹性体研究方面取得新进展，提出“双软段调控—多重氢键—金属配位”协同增强策略，研制出一种可在-100℃至100℃范围内保持良好力学性能的新型聚氨酯弹性体。
在深空探测、极地作业和极端密封等场景中，材料需要经受高低温交替考验。
传统聚氨酯弹性体在低温下容易脆化，高温下又容易软化，难以同时保持较高强度和良好韧性。
针对这一难题，研究人员将全氟聚醚二醇和聚四氢呋喃醚二醇引入材料软段，利用两者之间的极性差异调控材料内部结构；同时，在硬段中引入吡啶基团，并通过锌离子配位，构建由氢键和金属配位共同形成的动态物理交联网络。
测试结果显示，该材料在室温下的拉伸强度达到42兆帕，韧性达到每立方米191兆焦；在-100℃的极低温环境下，拉伸强度仍达到62兆帕，韧性达到每立方米102兆焦。
经过液氮浸泡后，材料仍可反复拉伸、扭转而不发生断裂；在100℃高温条件下，也能保持较好的力学强度。
研究表明，两种软段与硬段之间的极性差异，有效减少了无序的跨相氢键作用，促进硬段有序聚集，形成稳定的微相分离结构。
随着锌离子含量增加，材料内部的硬相区域进一步增强，可在高温下作为稳定的物理交联点，持续承担外部载荷。
同时，材料存在-35℃和-100℃两个玻璃化转变温度，局部链段在极低温下仍能保持一定运动能力，有助于材料保留韧性。
该研究揭示了微相分离结构对聚氨酯弹性体宽温域力学稳定性的调控机制，为深空探测、航空航天、极地装备及极端密封等领域的高性能弹性体设计提供了新思路。
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