导语

       极地严苛环境对科考设备的密封、运输与行走系统用弹性体材料低温弹性与物理机械性能提出了严峻挑战，北京化工大学秦璇教授/张立群院士团队设计并制备了兼具高强度和耐低温压缩的聚氨酯弹性体，系统阐述了软段结构与物理机械性能、压缩耐寒性能的关系。其中PO3G-PU的-40 ℃和-55 ℃压缩耐寒系数优于传统橡胶材料。相关成果发表于《高分子学报》，该研究为高强度、耐低温压缩的聚氨酯弹性体材料的设计与制备提供了新思路。

重要成果

        设计并制备了一种兼具高强度和耐低温压缩的聚氨酯弹性体材料PO3G-PU，通过对比表征聚醚型、聚酯型和共聚型软段，系统阐述了不同软段结构对微相分离结构、结晶行为、力学性能和压缩耐寒性能的影响，明确了软段结晶性与压缩耐寒性能之间的关系，软段结晶度越低、结晶不连续，越有利于低温下的弹性保持，为兼顾高强度与耐低温压缩性能的聚氨酯材料设计提供了理论依据和实验支撑。制备的PO3G-PU综合性能优异，玻璃化转变温度为-68.2 ℃，拉伸强度为44.0 MPa，−40 ℃压缩耐寒系数为0.632，−55 ℃压缩耐寒系数为0.459，均优于传统橡胶材料。

总结与展望

       该研究设计并制备的聚氨酯弹性体材料PO3G-PU成功实现了高强度与压缩耐寒性能的协同优化，阐明了软段结构与力学性能、压缩耐寒性能之间的关系规律，为低温环境用高性能弹性体材料的设计开拓了新路径。未来，该材料有望在保障极地科考装备的可靠性、突破弹性体材料高强度与低温弹性难以兼顾的技术瓶颈、拓展人类对极寒自然环境区域的探索能力起到一定的推动作用。

研究背景

极地的极端环境对科考设备密封、运输与行走系统、防护与安全装备用弹性体的低温弹性与物理机械性能提出了严峻挑战。弹性体材料需在低温下保持弹性以起到密封、缓冲、减震、防护等作用，同时具备高强度以应对冰面、器械的物理损伤。目前，传统橡胶材料存在低玻璃化转变温度(T_g)、高压缩耐寒性能与高力学性能无法兼顾的问题，难以满足极地环境对弹性体低温性能的需求。设计并制备一种兼具低T_g、高压缩耐寒性能与高力学性能的弹性体材料对于保障极地科考的顺利开展至关重要。

本文作为封面文章，同时也是“庆祝蹇锡高院士80华诞”专辑特约稿件，发表在《高分子学报》2026年第4期。论文第一作者为北京化工大学研究生李嘉宇，通信联系人为秦璇教授、张立群院士。

封面说明

       以极地冰海与科考为背景，将可在极端低温环境下服役的新型聚氨酯弹性体材料具象化呈现。前景中柔韧的聚氨酯弹性体材料形象展现了其在低温下仍具有良好的弹性，其内部微观结构呼应了文中软硬段协同、微相分离和氢键作用的核心内容。画面通过“微观结构-宏观应用”的视觉对话，传递该材料在极端低温领域的创新价值，为极地科考用弹性体材料提供新的设计思路。

引用本文

李嘉宇, 李敬喆, 苏明朋, 赵秀英, 王嘉栋, 秦璇, 张立群. 高强度、耐低温压缩的聚氨酯弹性体的设计与性能. 高分子学报, 2026, 57(4), 856-867.Li, J. Y.; Li, J. Z.; Su, M. P.; Zhao, X. Y.; Wang, J. D.; Qin, X.; Zhang, L. Q. Design and performance of polyurethane elastomers with high strength and low-temperature compression resistance. Acta Polymerica Sinica (in Chinese), 2026, 57(4), 856-867.

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