郑州大学姚伟睛、魏从、刘旭影团队《先进功能材料》：光热触发自修复聚氨酯，革新多功能智能光学材料
在智能材料飞速发展的今天，自修复聚合物因其“自我修复”损伤的非凡能力，在柔性电子、软体机器人、高端涂层等领域展现出巨大潜力。然而，许多现有自修复系统依赖整体加热来激活修复过程，这种对整体热环境的依赖严重限制了其在需要局部、精准、远程和能量可控环境下的应用。
现在，一种全新的解决方案来了。 2026年2月11日，郑州大学材料科学与工程学院姚伟睛副研究员、魏从副教授及刘旭影教授团队在国际顶尖材料学期刊《先进功能材料》上发表了题为 “Photothermally Triggered Self-Healing Polyurethane Elastomers for Multifunctional Thermochromic Fluorescence Devices” 的研究论文。他们成功研发了一种光热触发的自修复聚氨酯弹性体，不仅实现了光控下的快速高效自愈合，更将热致变色荧光材料集成其中，打造出具有信息加密和高级光学显示潜力的多功能集成器件。
论文原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202531865
核心理念：让“光”成为修复的“遥控器”
研究团队的设计理念巧妙而有力：在聚氨酯动态网络中植入“光热转换纳米单元”。他们选择了具有优异近红外光热转换性能的二氧化钼纳米材料，将其均匀分散到含有动态二硫键和氢键的聚氨酯基体中（图1）。
当阳光或特定波长的近红外光照射材料时，MoO₂纳米颗粒能高效地将光能转化为高度局域化的热能。这种精准的、点对点的热输入，无需加热整个环境，就能“唤醒”聚氨酯网络中的动态化学键（特别是二硫键），使其发生快速的键交换反应，从而弥合损伤，实现自主修复。这如同给材料装上了一把光的遥控器，指哪修哪，精确可控。
卓越的力学与自修复性能：刚柔并济，光到病除
1. 优异的综合力学性能：通过优化MoO₂的掺杂量（如0.04 wt%的PUM-2样品），材料展现出令人印象深刻的机械性能组合：拉伸强度高达40.8 MPa，断裂伸长率突破1225.5%，韧性更是达到了惊人的189.6 MJ m⁻³。这种“既强又韧”的特性得益于均匀分布的MoO₂颗粒起到了刚性增强点的作用，同时其与聚氨酯基体间的界面氢键和物理吸附优化了应力传递。
2. 高效快速的光触发自修复：材料的自修复能力表现卓越。在980 nm近红外激光照射下，其表面的划痕在短短2分钟内便完全消失。对拉伸样条的修复测试表明，修复后的材料力学性能恢复率很高，证明了其不仅是表面愈合，更是本体结构和性能的实质性恢复（图4）。这种快速响应和无需外加热源的特性，极大拓展了其应用场景。
功能集成：从“自修复材料”到“智能光学器件”
该研究的点睛之笔在于成功实现了功能一体化拓展。团队将一种热致变色荧光材料——LaNbO₄:Bi³⁺/Eu³⁺ 引入到上述自修复聚氨酯（PUM）体系中，创造出了多功能荧光聚氨酯（FPUM）。
这一集成带来了革命性的双重功能：
- 光控动态荧光变色：由于MoO₂的光热效应，近红外光照射可以精确控制材料局部温度。而LaNbO₄:Bi³⁺/Eu³⁺材料的荧光颜色会随温度升高发生可逆变化。因此，通过调节光照参数，可以实现对荧光颜色的远程、动态、可逆调控。
- 先进信息防伪与显示：利用这一特性，FPUM材料可以加工成可打印的发光油墨。通过预设的图案和光照程序，可以创建高度复杂的加密信息，这些信息在特定光照下才会以特定颜色显现，为高级信息防伪和动态光学显示开辟了新路径（图5）。
深远意义与应用前景
郑州大学团队的这项成果，代表了智能高分子材料领域的一次重要突破：
- 自修复机制创新：从“热驱动”到“光热驱动”的转变，实现了修复过程的空间精准性、时间快速性和能量高效性，解决了传统自修复材料在应用场景上的关键限制。
- 多功能一体化范式：成功地将结构修复功能（自修复）与信息功能（荧光变色）融合于单一材料体系，展示了智能材料的高度集成设计思想，打破了单一功能材料的界限。
- 广阔的应用潜力：这种材料在以下领域具有诱人的应用前景：
- 柔性电子与可穿戴设备：用于制造能够自我修复划痕或裂纹的柔性电路、传感器外壳。
- 先进涂层：用于航空航天、汽车等领域的高价值涂层，可通过便携式激光设备进行现场无损修复。
- 信息加密与防伪：用于高级证件、货币、奢侈品的高安全性动态防伪标识。
- 智能显示与光学器件：开发新型的光控可变色显示面板或装饰材料。
总结而言，这项研究不仅报道了一种性能优异的新型光热自修复材料，更通过巧妙的材料设计，将结构智能与光学智能深度融合，为下一代集成化、自适应、多功能智能材料系统的开发提供了创新的思路和坚实的实验基础。 它预示着未来我们的材料不仅能“感知”损伤并“自我疗愈”，还能根据指令“变幻色彩”和“传递信息”，智能材料的边界再次被拓宽。
图1 PUMs弹性体的分子结构设计示意图。
图2 PUMs的结构与性能表征
图3 PUMs的光热转换性能。
图4 PUM-2的愈合性能表征
图5 基于PUM的多功能荧光光学器件
原文信息：https://doi.org/10.1002/adfm.202531865
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