受自然界生物自我修复功能启发的人工合成自修复材料是一项国际前沿研究课题。人工合成自修复材料能够在受损后自发修复，从而延长材料的使用寿命，降低维护成本，提高结构材料的安全性，这在航空航天、汽车制造、海洋新材料等领域非常重要。此外，自修复材料有助于减少资源浪费和环境污染，符合当前社会对绿色低碳可持续发展的要求。通过构建动态可逆的高分子网络体系，例如金属离子-高分子链段间的配位作用，可实现人工合成材料的自修复。然而，为了实现高效高分子链段运动，材料的力学性能往往被妥协，从而严重限制了自修复材料的从实验室探索到工程化应用的转化。因此，构建具有优异力学性能的自修复材料以实现工程化应用具有重要的意义。

图 1 通过锌离子交联的自修复材料和原位生长ZIF-8纳米晶体增强增韧自修复材料。

最近，北京化工大学李国良教授课题组提出了通过原位生长金属有机框架纳米晶体材料策略构建人工合成强韧自修复材料。如图1所示，通过在含有咪唑配位基团的聚合物体系中原位生长ZIF-8纳米晶体，获得了比传统锌离子交联材料更加优异的力学性能。通过原位生长策略合成的自修复材料的自修复性能如图2所示，被切断的哑铃形样条，在40℃修复48 h后，材料的力学性能得到恢复。从图3a-c可以看到通过原位生长策略合成的自修复材料的力学性能优于通过锌离子交联的材料以及ZIF-8晶体直接与聚合物共混的对照样，相比于通过锌离子交联策略，采用原位生长纳米晶体策略可以使材料强度最高提升约43%，韧性提升了约100%。而图3d的原位变温红外光谱对通过原位生长策略合成自修复复合材料中存在的动态锌-咪唑金属配位键进行了机理研究，实验表明引入的金属有机框架不仅提供了动态可逆的交联点可以实现材料的自修复，同时原位生成的金属有机框架纳米晶体的刚性特性有效增强增韧了自修复软材料。

图 2 基于原位生长策略合成的自修复材料的自修复性能。