Abstrak
Poliuretan berbasis bio merupakan elastomer berkelanjutan yang menjanjikan, yang struktur jaringan polimernya memiliki dampak yang menentukan pada sifat-sifatnya. Namun, poliuretan berbasis bio yang ada menghadapi tantangan dalam meningkatkan kekuatan mekanis dan ketangguhan secara bersamaan. Terinspirasi oleh struktur heterogen multi-level dari tulang rawan artikular, kami mengusulkan strategi desain bionik dari jaringan ikatan silang supramolekul yang digabungkan secara kaku-fleksibel untuk menyiapkan elastomer poliuretan berbasis bio dengan kekuatan dan ketangguhan yang ditingkatkan. Dengan menggabungkan penggabungan asimetris dari cincin furan yang kaku dan rantai samping alifatik yang fleksibel ke dalam rantai molekuler, jaringan ikatan hidrogen dinamis dengan distribusi gradien energi ikatan dibangun, mencapai pemisahan mikrofase yang seragam antara fase lunak (amorf) dan fase keras (kristalin). Membran nanofiber dibuat dengan elektrospinning poliuretan yang digabungkan secara kaku-fleksibel, di mana struktur yang dipisahkan mikrofase selanjutnya diubah menjadi domain kristal dinamis. Di bawah gaya eksternal, disipasi energi multilevel dicapai melalui pemutusan dan rekombinasi ikatan hidrogen yang terkendali dalam domain kristal, menghasilkan membran serat nano poliuretan dengan kekuatan mekanis dan ketangguhan yang ditingkatkan secara signifikan (kekuatan patah: 31,37 MPa, regangan patah: 731,04%, ketangguhan: 102,13 MJ m−3). Strategi desain jaringan ini memperluas potensi elastomer berbasis bio dalam tekstil pintar yang dapat dikenakan, perangkat elektronik fleksibel, dan aplikasi biomedis, sehingga memajukan pengembangan polimer berkinerja tinggi yang berkelanjutan.
