发光纤维具备柔性可编织和高效的光信号传输能力，成为可穿戴发光纺织品领域中的研究热点。制备发光纤维所用的发光材料通常刚性较强，将柔性聚合物如聚偏氟乙烯-三氟乙烯（P（VDF-TrEE）共聚物、环氧树脂和聚二甲基硅氧烷（PDMS）等与发光材料相结合为发光纤维设计及制备优化了空间。但在实际应用中，外界机械刺激易对聚合物软基质造成损伤，导致其性能疲劳甚至消退。超分子相互作用在构筑高性能自修复发光纤维方面具有较大优势。但在自修复聚合物网络结构设计中，超分子片段二聚化或多聚化现象会导致材料无法有效耗散能量而对其韧性设定上限。因此，开发高性能发光纤维仍存在诸多挑战。

近日，91在线 王潮霞教授联合荷兰格罗宁根大学Katja Loos教授，采用错位互配效应平衡聚氨酯-脲网络内超分子结合强度和能量耗散性能，通过引入柔性和刚性芳杂环超分子片段扩链剂成功制备了一种仿蛛丝结构氢键阵列型高机械强度、高延展性室温自修复聚氨酯-脲长余辉发光纤维。

图1：仿蛛丝氢键阵列型自修复聚氨酯-脲合成及发光纤维应用

得益于不匹配超分子片段相互作用，聚氨酯-脲网络可以有效消除超分子片段过度结合，形成尺寸均一的高密度氢键网络，在不牺牲强度和弹性的情况下提高聚合物网络的能量耗散。所制备的聚氨酯-脲薄膜在拉伸加载过程中表现出明显的应变诱导取向，卸载后取向结构回复。这种动态解离和重新结合的过程保证了聚氨酯-脲网络具有优异的力学性能。

图2：聚氨酯-脲网络微相分离结构及力学性能

仿蛛丝氢键阵列型聚氨酯-脲网络中硬段区域内包含大量氢键受体和供体，通过不对称六元环间隔基（IPDI）与多个酰基氨基脲（-NH-CO-NH-NH-CO-）、氨基甲酸酯（-NH-COO-）和脲键（-NH-CO-NH-）连接，形成具有高密度非共价氢键相互作用的非结晶松散结构以保证有效的分子链迁移率。高密度及小尺寸氢键相互作用形成的硬段区域与较低能垒软段PTMEG共同促进了聚氨酯-脲分子链间扩散和重组，实现室温自修复性能。

图3：聚氨酯-脲网络自修复性能

通过湿法纺丝工艺制备的聚氨酯-脲发光纤维直径均匀，表面光滑，具有良好的力学性能，聚氨酯-脲发光纤维可用于制备各种图案，“五角星”和“JUN”图案在黑暗条件下可以清晰地被观察到，且在激发光源停止后存在青色余辉现象。

图4：聚氨酯-脲纤维光致发光性能

该研究工作以“Spider-silk-inspired dynamic poly(urethane-urea) networks withmechanical reinforcement via mismatched supramolecular interactions for luminescent fibers”为题发表在Journal of Materials Science & Technology期刊，通讯作者为91在线 王潮霞教授和荷兰格罗宁根大学Katja Loos教授，第一作者为91在线 21级博士研究生叶挺。该工作得到国家自然科学基金和中国留学基金委等项目资助。

论文链接：//doi.org/10.1016/j.jmst.2025.10.075