纳米Fe3O4改性热可逆聚氨酯的多重响应自修复行为

陈双龙, 叶姣凤, 熊作辰, 左 洋, 张钧翔, 冯利邦

（兰州交通大学材料科学与工程学院, 甘肃兰州 730070）

随着科技与经济的飞速发展，人们对于材料的可靠性、环保性以及使用寿命的要求更为严格[1]。聚氨酯材料凭借其质量轻、强度高、耐腐蚀等优异的物理化学性质，被广泛应用于航空航天、交通运输、建筑建材等诸多领域[2,3]。然而，聚氨酯在加工、运输和使用过程中易受到机械、化学等外部因素作用，会产生裂纹裂缝等损伤，极大地降低了材料的使用寿命，且对材料的安全使用带来隐患[4,5]。设计并合成具有自修复性能的聚氨酯可为解决这一难题提供新的方法。近年来，自修复高分子材料已经成为学者们研究的热点之一[6]，一些研究已经成功合成制备了基于Diels-Alder 反应(DA 反应)的热可逆自修复聚氨酯[7]，包括自修复线型聚氨酯[8]、体型聚氨酯[9]、侧链交联型聚氨酯[10,11]等。这类自修复聚氨酯具有一定的修复效果，但也存在修复效率较低、修复方式单一等问题。

纳米粒子具有粒径小、比表面积大、表面活性高等特点，其与聚合物结合时会产生较强的界面作用，当材料受损后，纳米粒子会定位到受损区域并向受损区域扩散，从而进行修复补强[12]。Chen 等[13]首次利用多官能度的呋喃与马来酰亚胺通过DA 反应合成了一种交联网状聚合物，150 ℃时的修复效率可达50%。冯利邦等[14]通过将纳米二氧化硅引入聚氨酯制备了一种基于DA 反应的纳米复合材料，一次修复效率可达87.8%，经过3 次损伤-修复后，其修复效率仍可达42.7%。Yang 等[15]通过将聚多巴胺粒子与聚氨酯复合，制备了一种近红外超快响应的自修复聚氨酯复合材料，在聚多巴胺质量分数仅为0.01%时，在红外激光照射60 s 就可迅速修复裂纹。Huang 等[16]将少量石墨烯引入热塑型聚氨酯制备的一种新型自修复材料，除增强拉伸强度外，还能够在红外光、电和电磁波作用下修复裂纹，修复效率高达98%。Ma 等[17]将氧化石墨烯与水性聚氨酯复合制备了三维纳米复合材料，改性后的聚氨酯与原样相比，当氧化石墨烯质量分数为0.2%时，其拉伸强度和弹性模量分别提高了170.4%和50.9%，且材料的紫外光吸收率也显著提高。

纳米四氧化三铁(Fe3O4)是一种良好的光热材料[18]，作为一种刚性粒子其可起到填充增强的作用，与石墨烯相比，纳米四氧化三铁不仅具有良好的热和红外响应，且其制备工艺简单、价格优廉，能够大大节约成本。此外，由于其毒性较低，生物相容性较好，在生物医学及材料等领域的应用日益广泛[19,20]。将其作为一种纳米填充相与聚合物复合，可制备具有光热效应的新型光热转化功能材料，能够吸收近红外光、微波，并将其转化为材料损伤修复所需要的热量，在生物医药的光热治疗、电子工业及精密仪器、材料的光热控制等众多领域具有重要的应用优势与潜力[21]。因此，为了探究Fe3O4对热可逆聚氨酯材料修复行为的影响，本文将Fe3O4纳米粒子引入基于DA 反应的热可逆聚氨酯体系中，制备了纳米Fe3O4改性的热可逆自修复聚氨酯，该复合材料具有热、近红外光、微波等多重响应性能，Fe3O4纳米粒子的引入一方面改善了聚氨酯的力学性能，另一方面赋予热可逆聚氨酯具有多重响应高效自修复性能。

1 实验部分

1.1 试剂和原料

聚丙二醇(PPG)：工业级，Mn=2000，山东优索化工科技有限公司，使用前在80 ℃下减压蒸馏除水30 min；4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、糠胺(FAm)、4,4’-双马来酰亚胺基二苯甲烷(BMI)：分析纯，阿拉丁试剂(上海)有限公司；N,N-二甲基甲酰胺(DMF)：分析纯，利安隆博华(天津)医药化学有限公司，使用前用无水硫酸镁干燥；六水合三氯化铁(FeCl3· 6H2O)：分析纯，国药集团化学试剂有限公司；四水合氯化亚铁(FeCl2·4H2O)：分析纯，天津市大茂化学试剂厂；氨水(NH3·H2O)：分析纯，烟台市双双化工有限公司；水合肼：分析纯，上海中泰化学试剂有限公司。

1.2 Fe3O4纳米粒子的制备

称取9.100 g FeCl3· 6H2O 和3.645 g FeCl2· 4H2O超声分散于50 mL 去离子水中，待其完全溶解后加入220μL 水合肼，分散均匀后再加入23.3 mL NH3·H2O，超声5～10 min，得到混合液。将上述混合液倒入三口烧瓶中，水浴加热至70 ℃，在氮气氛围下机械搅拌并保温1.5 h，使其充分反应。最后经沉淀、洗涤、干燥，即得Fe3O4纳米粒子，其粒径为80 nm 左右。

1.3 热可逆聚氨酯的合成

通过将呋喃环引入到聚氨酯中，然后与双马来酰亚胺发生Diels-Alder 反应(DA 反应)来合成热可逆自修复聚氨酯[22]。向通有氮气的四口烧瓶中加入10 g MDI 和5 mL DMF，升温至50 ℃。待MDI 完全融化后，按照n-NCO∶n-OH= 2∶1 加入40 g PPG，然后升温至75 ℃，机械搅拌30 min，用冰水浴将体系温度降至0 ℃，按照n-NCO:n-NH2= 1:1 缓慢滴加约3 mL FAm，反应30 min 。将体系温度恢复至室温继续反应3 h 得到呋喃封端的聚氨酯预聚体(PPU)。然后按照呋喃与双马来酰亚胺的摩尔比为1:1 向预聚体中加入7 g BMI，将体系温度升至60 ℃继续反应24 h，最终得到基于Diels-Alder 反应的热可逆自修复聚氨酯(PU-DA)。

1.4 Fe3O4纳米粒子改性热可逆聚氨酯的合成

按照Fe3O4质量分数分别为0.1%，0.3%，0.5%的添加量，将Fe3O4在5 mL DMF 中超声 分散30 min 后加入到呋喃封端的PPU 中，然后加入BMI 在60 ℃搅拌反应24 h，最终得到不同Fe3O4含量改性的自修复聚氨酯(PU-DA-Fe3O4)。

1.5 热可逆聚氨酯试样的制备

将合成的热可逆自修复聚氨酯(PU-DA 和PUDA-Fe3O4)倒入哑铃型聚四氟乙烯模具中流延成型，再将其置于50 ℃真空烘箱中处理48 h 脱除溶剂DMF，脱模后的哑铃型试样按照GB/T528-2009 标准进行裁切，制得1A 型哑铃型拉伸试样。用手术刀在样条上划出一道深0.5 mm 的划痕，制得带有裂缝的热可逆自修复聚氨酯样条。

1.6 测试与表征

1.6.1 红外光谱(FT-IR)分析：采用美国DIGILAB 公司的FTS-3000 型红外光谱仪进行。

1.6.2 差示扫描量热(DSC)分析：采用日本岛津DSC-60 差示扫描量热仪进行分析。测试温度范围30～200 ℃，升温速率为5 ℃/min。

1.6.3 断面形貌表征：用日本电子光学公司的JSM-5600LV 冷场发射型扫描电镜(SEM)观察。

1.6.4 拉伸性能测试：采用日本岛津AG-10KN 万能试验机进行，拉伸速率为50 mm/min。

1.6.5 自修复性能分析：采用Zeiss Axioskop 2 plus型偏光显微镜(POM)观察试样中划痕深度为0.5 mm的裂缝在130 ℃热处理或光强为4 W/cm2的808 nm近红外光照射下裂缝的愈合情况。同时，将经130 ℃处理15 min 或近红外光处理120 s、再经60 ℃处理24 h 的修复试样进行拉伸测试，通过拉伸强度的恢复率来衡量材料的自修复效率。

2 结果与讨论

2.1 Fe3O4纳米粒子改性聚氨酯的结构分析

Fig.1 是PPU，PU-DA 和PU-DA-Fe3O4的 红 外 图谱。在PPU 的 红 外 图 谱 中，3308 cm-1和1634 cm-1分别为氨基甲酸酯中N—H 键的伸缩和弯曲振动峰；3118 cm-1为呋喃环上C—H 键的伸缩振动峰，1017 cm-1为呋喃环的呼吸振动峰；2972 cm-1和2868 cm-1为PPG 中—CH2—的不对称和对称伸缩振动峰；1726 cm-1为氨基甲酸酯中C=O 键的伸缩振动峰；1092 cm-1和1224 cm-1分别为C—O—C 键的对称和不对称伸缩振动峰。在2270 cm-1处未出现—NCO的特征吸收峰，表明—NCO 与糠胺完全反应了。

Fig.1 FT-IR spectra of PPU, PU-DA and PU-DA-Fe3O4

与PPU 红外图谱相比，PU-DA 的红外图谱中，在1710 cm-1出现了十分明显的酰亚胺分子中羰基C=O 的伸缩振动峰，1596 cm-1出现了较强的N—H键的弯曲振动吸收峰。最重要的是，在1775 cm-1处出现了明显的DA 加成产物的特征吸收峰。这些结构特征表明，DA 键被成功引入到了热可逆聚氨酯中。PUDA-Fe3O4的红外图谱与PU-DA 基本保持一致，表明Fe3O4的引入未对PU-DA 的结构造成显著影响。

2.2 Fe3O4改性聚氨酯的形貌特征

Fe3O4改性聚氨酯的标准试样如Fig.2(a)所示。可以看出，未添加Fe3O4的聚氨酯呈黄色，随着Fe3O4添加量的增加，试样的颜色逐渐加深，由棕色向黑褐色过渡，透明度逐渐下降。

Fe3O4纳米粒子在聚氨酯材料中的分散情况对材料的力学性能有着很大的影响，从Fig.2(b～e)的SEM 图可以看出，纯PU-DA 表面形貌十分平整。当Fe3O4质量分数为0.1%时，大部分Fe3O4均匀地分散在聚氨酯中；当Fe3O4质量分数增加到0.3%时，部分Fe3O4开始出现团聚，但整体分散还比较均匀；当Fe3O4质量分数提高到0.5%时，Fe3O4的团聚现象较为严重，甚至出现了大块状的团聚物。这是因为当Fe3O4含量增多时，由于其固有的磁性以及纳米粒子本身具有的易团聚性，影响了其在聚氨酯中的分散效果。

Fig.2 Photograph (a) and SEM images (b～e) of PU-DA-Fe3O4 with various mass fractions of Fe3O4

2.3 Fe3O4改性聚氨酯的热性能和力学性能

Fig.3(a)为PU-DA 和PU-DA-Fe3O4的DSC 测试 曲线。可以发现，2 条曲线均在130 ℃左右出现了一个吸热过程，这是由于合成的聚氨酯分子中的DA键在130 ℃左右发生逆DA 反应（r-DA 反应）而造成分子链断裂，断裂过程中吸热导致。这一结果表明，DA 键被成功引入到聚氨酯中，PU-DA 和PUDA-Fe3O4均具有良好的热可逆性，且Fe3O4的引入，未对聚氨酯的热可逆性产生明显影响。

Fig.3 Thermal and mechanical properties of PU-DA and PU-DA-Fe3O4

为了探究Fe3O4含量对聚氨酯力学性能的影响，对试样的拉伸性能和表面硬度进行了考察。Fig.3(b)和Tab.1 分别为PU-DA 与PU-DA-Fe3O4的拉伸应力-应变曲线和数据表。可以看出，PU-DA 的拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量分别为5.08 MPa，492%和1.03 MPa。Fe3O4的引入显著提高了PU-DA的拉伸强度，然而对其断裂伸长率产生一定影响，且随着Fe3O4含量的不断增加，聚氨酯的拉伸强度呈现先逐步升高后降低的趋势。然而，试样的断裂伸长率逐渐下降。当Fe3O4的质量分数为0.3%时，改性聚氨酯的拉伸强度最大，可达7.30 MPa。同时，断裂伸长率和弹性模量分别可达320%和2.28 MPa；而当Fe3O4的质量分数提高到0.5%时，改性聚氨酯的拉伸强度反而降低为5.67 MPa，同时其断裂伸长率也降低到302%。结合Fig.2(b～e)的SEM 图，分析造成这一结果的原因如下：当Fe3O4含量较低时，其在聚氨酯中的分散性能较好，起到补强作用；当Fe3O4含量较高时，由于其固有的磁性作用以及纳米粒子自身的易团聚性，影响了其在聚氨酯中的分散性，当聚氨酯受到外界作用时，容易产生应力集中现象，使其受力不均匀而导致力学性能下降。

从Tab. 1 中还可以看出，PU-DA 的邵氏硬度约为66 HA，随着Fe3O4添加量的不断增加，试样的硬度逐渐升高。其中，当Fe3O4质量分数分别为0.1%，0.3%和0.5%时，对应的改性聚氨酯的硬度分别为68 HA，70 HA 和72 HA。这是因为Fe3O4为刚性粒子，随着Fe3O4含量的增加，其限制了大分子链的运动，使分子链不易滑脱；同时，Fe3O4与多条分子链互相结合，当聚氨酯受到外力作用时，应力通过Fe3O4传递到其他分子链上，使应力得到分散，同时也减小了裂纹的扩散，从而提高了材料的硬度。

Tab. 1 Tensile test results of PU-DA-Fe3O4 with various mass fractions of Fe3O4 nanoparticles

综上结果及分析可知，当Fe3O4质量分数为0.3%时，可制得综合力学性能较为优异的改性聚氨酯。因此，以0.3%作为Fe3O4的最佳添加量并以此探究Fe3O4改性聚氨酯的多重响应自修复行为。

2.4 Fe3O4改性聚氨酯的多重响应自修复行为

2.4.1 Fe3O4改性聚氨酯的热修复行为：通过DSC 分析可知，PU-DA 和PU-DA-Fe3O4均具有良好的热可逆性。因此，在热作用下有望实现损伤的修复。Fig.4 为刻划深度为0.5 mm 裂缝的PU-DA 和PUDA-Fe3O4(Fe3O4质量分数为0.3%)损伤试样在130 ℃热处理过程中裂缝随时间的变化图。可以看出，随着热处理时间的延长，2 种损伤试样的裂缝宽度均逐渐减小、深度逐渐变浅。在300 s 时，PU-DA 试样中的裂缝得到较好的修复。而凭借Fe3O4良好的导热传热特性，PU-DA-Fe3O4试样中裂缝的修复速度得到显著提升，在150 s 时裂缝已得以很好的修复而消失，试样表面变得十分平整。这说明2 种试样均具有较好的热修复能力，在130 ℃热处理时，分子中的DA 键会发生r-DA 反应而断裂，使长链聚氨酯分子断裂为短链分子、双马来酰亚胺等，这些短链分子和小分子链更容易发生热运动而不断迁移到裂缝处，从而对裂缝进行填充修补。而Fe3O4纳米粒子的引入，显著加快了裂缝的修复速度，提升了修复效果。

Fig.4 POM images of cracks in (a) PU-DA and (b) PU-DA-Fe3O4 films upon treated at 130 ℃

Fig.5(a)为PU-DA-Fe3O4(0.3%)试样及其具有裂缝的试样经130 ℃处理15 min + 60 ℃分别处理6 h，12 h 和24 h 后修复试样的拉伸曲线。可以看出，当损伤试样经过130 ℃处理15 min +60 ℃低温处理6 h，12 h 和24 h 后 其 拉 伸 强 度 分 别 为3.02 MPa，4.58 MPa 和6.20 MPa。经计算，其对应修复效率分别为41.37%，62.74%和84.89%，这是因为，随着60 ℃处理时间的延长，重新形成的DA 键也越来越多，修复效率逐渐提高，从而使得材料强度也越来越高。

PU-DA 和PU-DA-Fe3O4(0.3%)原始试样以及具有裂缝的试样经130 ℃处理15 min + 60 ℃处理24 h后的修复试样的代表性应力-应变曲线如Fig.5(b)所示。PU-DA 原始试样的拉伸强度和断裂伸长率分别为5.08 MPa 和492%，经过1 次热修复后，其拉伸强度和断裂伸长率分别降低为4.17 MPa 和233%。PU-DA-Fe3O4(0.3%)原始试样的拉伸强度和断裂伸长率分别为7.30 MPa 和320%。经过1 次热修复后，其拉伸强度和断裂伸长率均有所降低，分别为6.20 MPa 和246%。修复效率是衡量材料修复能力的一项重要指标，本文用试样修复前后拉伸强度的恢复率来评价自修复材料的修复效率，计算得知，经过1次损伤并修复，PU-DA 和PU-DA-Fe3O4(0.3%)的修复效率分别为82.15%和84.89%，这表明PU-DA 和PUDA-Fe3O4均具有较好的热修复能力，而Fe3O4的引入提升了聚氨酯的热修复效率。类似地，将经过1 次损伤-热处理修复的PU-DA-Fe3O4(0.3%)试样再分别进行2 次、3 次裂缝刻划-热处理修复，发现试样可以实现多次修复，其中，2 次和3 次修复效率分别可达到59.66%和49.32%。尽管随着损伤-热处理次数的增加，材料的修复效率逐步降低，但是降低幅度显著减缓。然而，即使经过3 次损伤及热处理后，试样仍然表现出较高的修复能力。

Fig.5 Representative stress-strain curves of PU-DA and PU-DA-Fe3O4 after various cutting-healing cycles

2.4.2 Fe3O4改性聚氨酯的近红外响应及自修复行为：由于Fe3O4具有良好的光热效应，在短时间内能够高效地吸收近红外光(NIR)并将其转化为热量，从而为聚氨酯的修复提供能量，这有望极大地缩短聚氨酯的修复时间。为此，本文考察了PU-DA 和PUDA-Fe3O4试样在光强为4 W/cm2的808 nm 近红外光照射下的光热效应，利用热红外摄像仪记录了近红外光照射下试样的温度随辐照时间的变化，结果如Fig.6(a)所示。

Fig.6 (a) Temperature changes of PU-DA-Fe3O4 with different mass fractions of Fe3O4 nanoparticles exposed to 808 nm NIR; POM images of cracks in (b) PU-DA and (c)PU-DA-Fe3O4 films upon exposed to 808 nm NIR; (d) thermal image of PU-DA-Fe3O4(0.3%) exposed to 808 nm NIR

从Fig.6(a)中可以看出，在近红外光照射下，PUDA 试样在60 s 内温度仅从29.4 ℃上升到32.3 ℃，120 s 后温度也只达到了33.4 ℃，表明PU-DA 对所采用的近红外光几乎没有吸收。而将Fe3O4纳米粒子引入PU-DA 后，情况则发生了很大的变化。当Fe3O4质量分数为0.1%时，PU-DA-Fe3O4试样的温度在60 s 内迅速上升到109.5 ℃，然后升温趋势变得平缓，120 s 后温度达到了120.7 ℃；当Fe3O4质量分数为0.3%时，温度在60 s 内迅速上升到123.6 ℃，120 s 后温度达到了136.3 ℃；类似地，当Fe3O4质量分数达到0.5%时，温度在60 s 内迅速上升到157.8 ℃，然后升温趋势变得平缓，120 s 后温度达到了166.9 ℃。这是因为当引入Fe3O4后，Fe3O4吸收近红外光并转化为热而传递到PU-DA-Fe3O4试样上，从而使试样温度迅速上升并逐渐达到平衡温度，这表明Fe3O4具有良好近红外光吸收性能及光热效应。同时，增加Fe3O4的添加量会导致更大的吸光及光热转化效能。

Fig.6(b,c)分别为刻划深度为0.5 mm 裂缝的PUDA 和PU-DA-Fe3O4(0.3%)试样在光强为4 W/cm2的808 nm 近红外光照射下裂缝的愈合图。经808 nm近红外光照射30 s 后，PU-DA 试样中的裂缝几乎没有什么变化，也就是说裂缝没有愈合的趋势。这是因为PU-DA 试样不吸收近红外光，因而无法获得裂缝修复所需要的能量。而对于PU-DA-Fe3O4(0.3%)试样，在近红外光仅短短照射10 s 后，裂缝就已经完全愈合，试样表面变得平整，20 s 后再无明显变化。这表明在近红外光照射时，Fe3O4粒子能够迅速吸收近红外光并将其转化为裂缝修复所需要的热量。而聚氨酯大分子链吸收热量后一方面可促进分子链的迁移；另一方面，聚氨酯分子中的DA 键发生r-DA 反应而断裂成短链分子。从Fig.6(d)的红外热成像图可直观地看出，在近红外光照射120 s 后，试样光斑照射处的中心温度已经迅速升至136.3 ℃，且逐步呈环状向外扩散，在热作用下分子链以及纳米粒子、小分子等逐渐迁移到裂缝处使裂缝逐渐得以填充，从而使得裂缝得以很好的修复。

与多次热修复研究类似，本文通过测量和对比修复前后试样的拉伸强度对近红外激发的修复效率进行了考察。首先将带有裂缝的试样在光强为4 W/cm2的808 nm 近红外光下照射120 s，然后在60 ℃低温处理24 h，得到第1 次修复试样。类似地，对同一试样进行同样的裂缝刻划、近红外光激发修复和热处理，分别考察了PU-DA-Fe3O4(0.3%)试样的2 次和3 次修复效果，其中原始试样和修复试样的代表性应力-应变曲线如Fig.5(c)所示。

从Fig. 5(c)可以看出，PU-DA-Fe3O4(0.3%)原始试样的拉伸强度和断裂伸长率分别为7.30 MPa 和320%。经过1 次近红外修复后，试样的拉伸强度和断裂伸长率均有所降低，分别为6.31 MPa 和275%，经计算得知其1 次近红外修复效率为86.44%。类似地，将经过1 次损伤-近红外处理修复的试样分别进行2 次、3 次裂缝刻划-近红外处理修复，发现试样可以实现多次修复，其中2 次、3 次修复效率分别可达63.29%和55.34%。尽管修复效率逐步降低，但是降低幅度显著减缓。即使经过3 次损伤及近红外处理后，试样仍然表现出较高的修复能力，这表明PUDA-Fe3O4(0.3%)具有较高的近红外修复能力。更为可贵的是，与热修复相比，同样的试样经近红外光修复修复后，试样的1 次、2 次和3 次修复效率分别提高了1.55%，3.63%和6.02%。这表明近红外光修复既极大地缩短了修复时间，又可显著提高试样的修复效率，尤其是多次修复效率显著提升。因此，近红外光修复更加高效。

2.5 Fe3O4改性热可逆聚氨酯的多重响应修复机理

自修复研究表明，Fe3O4的引入一方面极大地提高了聚氨酯的力学强度，另一方面又可赋予改性聚氨酯既可通过热处理实现裂缝的自修复，也可通过红外光激发实现裂缝的自修复。而且，相对于热修复，近红外光修复具有更快的修复速率和更高的修复效率。探测Fe3O4改性聚氨酯的修复机理如Fig.7所示，在高温热处理(130 ℃)或近红外光照射时，试样吸收热量或吸收近红外光并将其转化为热，试样分子中的DA 键吸收热而发生r-DA 反应使长链分子断裂，导致聚氨酯大分子链断裂为较短的分子链和BMI 等。在热作用下断裂的分子链及小分子的热运动更趋强烈。并且，相关研究[14]已经表明，在热作用下纳米粒子会逐渐向裂纹裂缝等损伤处迁移扩散。因此，在热或近红外光刺激下，试样中的部分Fe3O4纳米粒子也逐步向裂纹裂缝处迁移，从而使得裂纹裂缝等损伤逐步得以填充、修补。然后，在60 ℃低温处理时，断裂的DA 键又重新结合，而Fe3O4纳米粒子也被重新固定在裂缝处。最终迁移到裂缝处的纳米粒子与新生成的大分子链同时对整个裂缝进行了填充与修补，使得PU-DA-Fe3O4的力学强度得以最大可能的恢复。

3 结论

(1)成功合成并制备了纳米Fe3O4改性的基于Diels-Alder 反应的热可逆自修复聚氨酯。纳米Fe3O4的引入改善了热可逆聚氨酯的力学性能，随着Fe3O4含量的增加，聚氨酯的拉伸强度呈先上升后下降的趋势。当Fe3O4质量分数为0.3%时，改性聚氨酯的力学性能最优，其拉伸强度、断裂伸长率和邵氏硬度分别可达7.30 MPa，320%和70 HA。

(2)纳米Fe3O4的引入提高了热可逆聚氨酯的修复效率。同时，凭借Fe3O4优异的近红外光吸收能力和光热效应，使改性聚氨酯既可通过热处理实现损伤的自修复，也可通过近红外光激发实现损伤的自修复。

(3)相对于热修复，Fe3O4改性热可逆聚氨酯在近红外光激发下的修复速度更快、修复效率更高。而且，纳米Fe3O4改性热可逆聚氨酯可实现多次损伤的重复修复，即使经过3 次损伤-修复后，其修复效率仍可达55.34%。