热塑性聚酯弹性体是一类既具备橡胶的高弹性，又拥有塑料的热塑加工性的新型高分子材料。在我国"双碳"战略驱动下，该领域正聚焦原料绿色化与产物可降解转型升级。以石油基芳香聚酯和聚醚构建的传统热塑性聚酯弹性体原料不可持续且产物不可降解，实现兼具高弹性、热塑性和生物可降解性三重性能仍是一项重大挑战。
中国科学院宁波材料技术与工程研究所生物基高分子材料团队长期致力于高性能热塑性聚酯弹性体的设计制备研究，前期基于2,5-呋喃二甲酸（Macromolecules, 2025, DOI: 10.1021/acs.macromol.5c01114; European Polymer Journal, 2023, 198, 112385; Polymer Degradation and Stability, 2023, 210, 110292）、2,5-噻吩二甲酸（Chemical Engineering Journal, 2025, 510, 161856），月桂二酸（Journal Materials Chemistry B, 2025, 13, 1731）等生物基单体，替代或部分替代石油基对苯二甲酸，设计制备了多种性能媲美石油基产品的新型生物基高性能热塑性聚酯弹性体，在原料绿色化方面取得系列进展。然而，受限于传统的聚酯-聚醚结构，这些产物依赖高结晶聚酯硬段提供物理交联点，非晶聚醚软段作为可逆网络提供“外源熵弹性”，无法实现生物可降解。
近期，该团队与宁波材料所前沿交叉科学研究中心胡本林研究员课题组合作，提出“解锁本征熵弹性”策略构建新型生物可降解热塑性弹性体PECS（图1）。结果显示，PECS弹性回复率高达90%、断裂韧性高达343.59 MJ/m3，12000次循环拉伸永久形变仅15%（图2），展示了优异的弹性和耐疲劳性能。PECS还具备优异的生物相容性和生物降解性能，在堆肥条件下180天生物降解率接近90%（图3）。本研究构建了由同一分子链同时充当物理交联点和可逆网络的新型共聚酯材料，实现了高弹性、热塑性和生物可降解性三重性能的统一，为设计制备具有优异可降解性能的热塑性聚酯弹性体提供了新思路。这种生物相容的可降解热塑性弹性体可用作结构材料，也在可穿戴可植入电子器件等领域有重要的潜在应用价值，相关工作正在进行中。
该研究成果以“Biodegradable thermoplastic elastomers achieved by unchaining intrinsic entropic elasticity”为题发表在Advanced Functional Materials（DOI:10.1002/adfm.202515241）。宁波材料所硕士毕业生陈曹宏为文章第一作者，助理研究员王林萍为共同第一作者，刘斐研究员、王静刚教授级高工和胡本林研究员为通讯作者。相关工作得到国家重点研发计划（2021YFB3700300）、国家自然科学基金（22475226、52473104）、浙江省自然科学基金（LR24E030003）和浙江省重点科研项目（2023C01101）的资助。
图1. 生物可降解热塑性聚酯弹性体的设计理念
图2. PECS弹性体的机械性能（A-D）、循环拉伸过程聚集态结构演变（E）及弹性来源表征（F）
图3. PECS 弹性体的生物相容性（A-C）和生物可降解性（D-G）
（高分子与复合材料实验室 陈曹宏）
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