自修复高分子概述
高分子材料在使用过程中，可能会在材料内部形成局部微小的破坏，产生微小裂，从而影响材料的热学、力学性能，降低材料的使用寿命。可修复的高分子材料应运而生，并且该技术已经在仿生材料、建筑和军工等多个领域得到了广泛的应用和发展。[1]
使用传统的机械连接、胶粘剂等方法对材料进行修复无法在微观层面上修复损伤。相较而言，自修复高分子材料具有以下优势：在内部裂纹处进行定位聚合反应时，针对性强，修复效率高；无需人员调动感官进行观察；延长材料的有效使用期限；降低材料的运营成本；引领材料智能化发展；避免外来修复剂引起的生态环境问题，满足资源节约环保的社会要求。
自修复高分子材料的分类
根据修复过程中是否添加修复剂，自我修复型的高分子材料可分为外援型和本征型两个类型。[2]其中外援自修复高分子材料体系目前主要是采用微胶囊自修复系统和液体核心纤维自修复系统；本征型修复材料是基体利用本体的化学结构特性，利用自身的可逆共价键和可逆非共价键进行反应，无需添加任何修复剂就可进行自我修复的材料。
1. 微胶囊型自修复
微胶囊型自修复材料是外援型微胶囊型自修复材料的代表。该种材料基体中包埋微胶囊型修复剂，当材料遭到破坏产生微裂纹时，包埋的微胶囊会与基体材料一起被破坏，微胶囊中的修复剂流出并填充裂纹，而基体材料中添加的催化剂会催化修复剂发生聚合反应，对断裂面进行粘合，阻断并修复裂纹，从而达到自修复的效果。该方法自修复效率高，但仍然存在一些问题，如：同一位置难以多次修复；胶囊直径和外壳厚度难以确定；核壳比例不当会对材料的机械性能和表面抛光性有影响等缺陷。[3]有关机理解释如图。
2. 利用Diels-Alder反应的自修复
对于本征型自修复材料，利用Diels-Alder反应、二硫键、硼酸酯键等可逆共价键以及氢键、金属配位键、π-π堆积等可逆非共价键的本征型材料在今年来的研究较为热门。[4]典型的Diels-Alder（简称DA）反应因为具备反应条件温和、温度可逆、水溶液促进性和不需要催化剂等优点，被广泛应用于制备自修复高分子材料。如图是DA反应及一些反应原料。
将DA基团引入到交联聚合物体系中，制备得到热塑性高分子材料，该交联聚合物材料在室温下具有热固性树脂的性能，但是当温度升高到retro-DA反应温度范围内时，DA键发生断裂，交联网络受到破坏，聚合物分子量降低，分子链的运动能力增强，从而能够对该聚合物进行再次加工，使其具备热塑性聚合物的特点。通过对自修复材料的某些损伤部位进行特定的热处理，可以借助该材料的retro-DA和DA反应来实现对损伤的修复。[5]如图是交联聚合物FGE-D2000-BDM裂纹处的自修复机理。
未来展望
自修复高分子材料已经经历了40多年的发展，各种发展技术正在逐渐成熟，其中一些技术已经运用至生产生活中。目前这种材料仍然是新材料领域研发的热点。未来自修复高分子材料将应用于更多的领域。但是当前的自修复高分子材料有一些共同问题叩待解决，包括但不限于：材料价格高昂、技术差距巨大、缺乏终端用户、场景应用领域开发较少。
