甘肃科技报社融媒体中心讯（记者  张云文）  蜻蜓之所以能灵活飞行和跳跃，秘密在于其表皮中一种叫做“弹性蛋白”的物质。这种弹性蛋白的特殊结构，让蜻蜓拥有极低的刚度和极高的弹性。最近，中国科学院兰州化学物理研究所的科学家们，就从这种特殊蛋白质身上找到了灵感，成功研发出了一种新型聚氨酯材料，让它既坚固耐用，又弹性十足，一举突破了传统聚氨酯“强则脆，弹则弱”的难题！

我们常见的轮胎、密封件，甚至减震器，都离不开一种神奇的材料——聚氨酯。它既要有足够的强度，又要有良好的弹性，才能胜任这些“重任”。 然而，长期以来，聚氨酯材料面临一个两难的困境：想要更坚固，弹性就会降低；想要更弹性，强度又会不足。这就像鱼和熊掌，难以兼得！

问题出在哪里呢？科学家们发现，关键在于弹性恢复过程中的“熵罚”。简单来说，就是材料在拉伸形变后，如果内部结构变化太大，就很难完全恢复原状，导致永久变形。传统的增强方法虽然能提升强度，但也会限制分子运动，增加“熵罚”，降低弹性。兰州化物所的研究人员是如何解决这个难题的呢？他们巧妙地借鉴了蜻蜓表皮中的节肢弹性蛋白结构，利用一种叫做“低熵罚策略”的方法，在聚氨酯材料中构建了一种特殊的微相分离结构。简单来说，就是在聚氨酯中，人为地创造了一些“硬”的部分和“软”的部分，并且控制好这些“硬”的部分的大小、间距和均匀程度，就像给聚氨酯材料穿上了一件“软硬甲”。 这些“硬”的部分，通过一种叫做氢键和配位键的“魔法”，聚集在一起，就像一个个小小的支柱，提高了材料的强度。这些“软”的部分，则赋予材料优异的弹性，让它可以随意拉伸和变形。

更神奇的是，当材料受到拉伸时，“硬甲”会逐渐解体，而“软甲”则会发生结晶，就像一个此消彼长的平衡过程。当拉力消失后，结晶的“软甲”又会释放能量，帮助材料恢复原状。这种“熵—焓补偿机制”就像一个聪明的调控器，让材料在保持强度的同时，最大程度地减少弹性损失。实验结果表明，这种新型聚氨酯材料的强度超过了80MPa，比大多数人造弹性体都要强！同时，它的回弹效率也超过了90%，堪比天然的生物弹性蛋白。这意味着这种材料在受到外力后，几乎可以完全恢复原状，不易变形。

这项研究突破了传统聚氨酯“强则脆，弹则弱”的难题，为高弹性聚氨酯材料的研发提供了新的方向,有望在高端工程领域，如轮胎、密封件、减震器等领域发挥重要作用。

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/17WJJ98nOecoVizO3GlZww