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受自然界启发的人工合成自修复材料是一种在受损时可以进行自我修复的新型材料。仿生自修复对于提高材料稳定性和可靠性,延长材料的使用寿命有十分重要的意义。由于自我修复和高力学性能对高分子链段结构和运动能力要求的矛盾性,高力学性能自修复聚合物材料的发展仍然是一个巨大的挑战。本文提出结合动态超分子作用之一的氢键和聚合物微晶结构的自修复材料的设计策略,成功制备了一种环境友好型高力学性能自修复材料,该材料具有可修复、可塑、力学性能可调、可再生、环境友好和成本低廉等特点,大大拓展了自修复材料的应用范围。首先,采用缩合聚合反应,我们制备了聚乳酸嵌段含量为0%～30%的6种多级次氢键自修复聚合物。通过核磁氢谱(~1H NMR)、X射线衍射(XRD)、拉伸实验、原子力显微镜(AFM)等手段系统研究了材料的化学结构、结晶度、修复行为、力学性能和修复机理。结果表明,材料形成了聚乳酸晶体结构,结晶度范围0-14.6%;含有结晶链段的高分子材料表现出优异的自修复性能,其划痕损伤在10 min后基本消失,修复后拉伸性能几乎能够完全恢复到初始状态。变温红外实验揭示了高分子结构中动态多级次氢键的可逆重构过程,氢键作用赋予了材料的自修复能力。拉伸实验结果表明,引入结晶结构后,拉伸强度和韧性分别从1.1 MPa和17.8 MJ/m~3提高到18.7 MPa和152.8 MJ/m~3,韧性比初始值提高8.6倍。AFM和原位小角X射线散射(SAXS)结果表明含聚乳酸晶体结构的自修复聚合物形成了独特的纳米结构,可能是材料力学性能大大提高的原因。其次,通过调控聚乳酸分子量,进一步合成了力学性能更优异的自修复材料。核磁氢谱、拉伸实验等结果表明,随着聚乳酸分子量的增大,所制备的高分子材料结晶度从3.4%增大到21.2%,其拉伸强度从1.1 MPa上升到34.8 MPa。综上,我们成功制备了含结晶结构的自修复聚合物,其力学性能可通过改变结晶段含量和长度来调控。其形成的独特的纳米结构赋予了材料自修复性、粘弹性、高强度和韧性等优点。本文合成的含结晶结构的自修复聚合物为高性能自修复材料的发展提供了一种新的策略,有望应用于工程领域。