Hierarchical Hydrogen Bond‐Metal Coordination for High‐Strength, High‐Dissipation Elastomers over a Broad Temperature Range

材料科学 弹性体 氢键 大气温度范围 消散 极限抗拉强度 键离解能 离解(化学) 分子间力 复合材料 超分子化学 热力学 结晶学 分子 物理化学 化学 有机化学 晶体结构 物理
作者
Lei Yang,Jialu Shang,Shuping Sun,Tianhao Wu,X.Y. Zhang,Xiaodong Li,Haiyan Wang,Yue Sun,Chang Xu,Wei Zhang,Hao Jiang,Meishuai Zou
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:21 (39): e06269-e06269
标识
DOI:10.1002/smll.202506269
摘要

Abstract Developing high‐performance elastomers that simultaneously exhibit high strength, excellent elasticity, broad temperature‐range damping, and multifunctionality remains a significant challenge in materials science. In this study, a supramolecular polyurethane elastomer (PUTAZn x ) is successfully synthesized by constructing a hierarchical hydrogen‐bonding network via tartaric acid (TA) chain extension and incorporating dynamic zinc ion coordination crosslinking. The hierarchical hydrogen bonds display an ordered, temperature‐dependent dissociation behavior and maintain a dynamic balance between dissociation and reformation, leading to a broad damping peak in the Damping factor (tan δ ) profile. Coordination bonds between carboxyl groups and Zn 2+ significantly enhance intermolecular interactions, enabling the material to exhibit a high tensile strength of 27.27 MPa and an exceptional elongation at break of 1513%. Meanwhile, the introduction of Zn 2+ increases the free volume for molecular motion, further enhancing the damping performance. This results in an ultra‐broad effective damping temperature range (tan δ ≥ 0.3) from 15.9 °C to 158.4 °C, spanning 142.5 °C, thereby facilitating efficient energy dissipation under dynamic loading even in extreme conditions.
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