近日，中国科学院兰州化学物理研究所兰州润滑材料与技术创新中心聚合物自润滑复合材料课题组在聚氨酯材料领域取得突破，成功开发出一种兼具超敏感多参数监测功能与极端环境适应性的形状记忆聚氨酯材料，相关成果发表于《自然-通讯》。该研究通过分子工程策略构建动态网络结构，突破了传统聚氨酯材料力学性能与功能特性难以兼顾的瓶颈，为柔性电子设备在极地等极端环境中的应用提供了创新解决方案。

聚氨酯材料虽被誉为“第五大塑料”，但其功能性单一、高力学性能与多功能性难以平衡的问题长期制约其应用。研究团队针对这一难题，创新性地提出“物理-化学双交联”策略，通过引入四重氢键与交织网络结构，在材料内部构建了能量耗散与分子稳定的协同机制。

具体而言，四重氢键能有效耗散能量，交织网络结构则在外力作用时稳定分子网络。这种设计使材料在保持高强度的同时，仍具备优异的弹性和动态特性，实现了形状记忆、自修复及可回收等功能的集成，颠覆了传统认知中“高强度必牺牲弹性”的材料设计范式，为高性能聚合物的开发提供了新思路。

针对极地低温、强辐射等极端环境，研究团队进一步引入含氟扩链剂与多氢键单元，构建了氟-阳离子相互作用与高密度氢键协同的动态网络。氟元素的高电负性不仅通过离子键增强网络稳定性，更通过偶极相互作用固定阳离子，形成阴离子传输通道。

这一设计使材料在-40℃低温下仍保持高离子电导率和超敏感传感性能。实验验证，该材料可精准监测关节弯曲、呼吸模式等生理信号，其作为心电图监测电极采集的信号质量符合临床标准，展现了作为“离子皮肤”在健康监测领域的巨大潜力。

在连续热循环测试中，材料表现出优异的稳定性与可重复性。在-40℃时，材料仍能保持较高的强度、韧性、可拉伸性和离子电导率，彰显了其在深冷环境下的可靠应用前景。

兰州化物所研究员张新瑞表示：“这一成果不仅解决了极地科考、深空探测等领域对柔性电子设备的迫切需求，更为下一代智能穿戴设备的开发提供了材料基础。”

相关论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-66422-3

形状记忆聚氨酯材料。兰化所供图。