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  自修復性是生物組織的一個重要的特征，如皮膚、肌肉和骨骼等。科學家們一直致力于將這種受到生物啟發的修復理念引入到合成材料中。其中，基于離子鍵的超分子作用相比于氫鍵、π-π鍵具有較大的結合能和較高穩定性等優點，在自修復材料發展進程中占有越來越重要的地位。在聚合物基體(matrix)中離子基團可聚集形成多重態或離子簇的結構，為材料提供了分子間結合能和動態性。當材料受到破壞時離子簇可在較短松弛時間內發生重組，實現修復。聚離子液體是一種新型的聚電解質，它的每個重復單元上均具有離子基團，因此在聚離子液體體系中動態的離子聚集具有潛在的自修復功能。

  近日，天津大學李悅生教授課題組利用Grubbs第三代催化劑(G3)采用開環易位聚合制備了一系列新型的不同反離子的聚離子液體用于自修復材料(圖1)。

圖1. 不同反離子的聚離子液體的合成

  研究表明，聚離子液體體系中存在著離子聚集，起到物理交聯點的作用，賦予材料自修復性能。并且，離子聚集程度受到反離子的影響。離子尺寸的減少使得離子聚集變的緊實，反離子與咪唑鹽陽離子的作用力增強，鏈段的自由體積下降，Tg增加，機械強度提高。

圖2. X-射線衍射測試聚離子液體中的離子聚集情況。

  為了調控聚離子液體的機械性能和自修復性能，該團隊將兩種不同Tg的聚離子液體進行共聚，得到了均一的共混體系。改變共混比例和反離子，可以系統的調節體系的機械和修復性能。

圖3. 聚離子液體共混物的機械性能。

圖4. 聚離子液體的修復和修復示意圖。

  該工作為制備具有良好機械性能和修復性能的新型聚離子液體自修復材料開拓了新的思路。目前，該工作被評為背底封面文章發表在J. Mater. Chem. A上，題為“Novel imidazolium-based poly(ionic liquid)s with different counterions for self-healing”，第一作者為崔靜博士。

  引用檢索：Journal of Materials Chemistry A, 2017, DOI: 10.1039/C7TA06793C

  論文鏈接：http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2017/TA/C7TA06793C