四川大學(xué)張新星教授、西工大楊勇教授 AFM：具有動態(tài)物理網(wǎng)絡(luò)的強韌化自修復(fù)彈性體
2022-10-21 來源：高分子科技
面向“雙碳”目標(biāo)的自修復(fù)彈性體因其使用壽命長、易回收等特性受到廣泛關(guān)注，同時，高性能自修復(fù)彈性體也是航空航天、可穿戴電子領(lǐng)域亟需的關(guān)鍵材料。然而其室溫自修復(fù)所需的柔性鏈段與高強度要求的剛性結(jié)構(gòu)通常難以同時兼顧，如何協(xié)同實現(xiàn)高力學(xué)性能與優(yōu)良的自修復(fù)效率仍是領(lǐng)域內(nèi)的一大挑戰(zhàn)。
近日，四川大學(xué)高分子材料工程國家重點實驗室張新星教授和西北工業(yè)大學(xué)凝固技術(shù)國家重點實驗室楊勇教授研究團隊在《先進功能材料》上合作發(fā)表了題為“Cyclodextrin Nano-Assemblies Enabled Robust, Highly Stretchable, and Healable Elastomers with Dynamic Physical Network”的文章。合作團隊在前期關(guān)于自修復(fù)材料設(shè)計、納米材料自組裝等領(lǐng)域工作(Adv. Mater. 2019, 1900042; ACS Nano 2020, 14, 7055; Nat. Commun. 2021, 1291; Small 2022, 18, 2104048; J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 9858; Nat. Commun. 2017, 1559)基礎(chǔ)上，提出動態(tài)多級結(jié)構(gòu)設(shè)計策略，利用可逆氫鍵超分子網(wǎng)絡(luò)、自組裝聚集域和應(yīng)力誘導(dǎo)可逆動態(tài)結(jié)晶相結(jié)構(gòu)協(xié)同作用，突破自修復(fù)材料力學(xué)性能與自修復(fù)效率不能兼顧的難題。 研究人員報道了一種基于環(huán)糊精納米組裝體構(gòu)建具有動態(tài)物理網(wǎng)絡(luò)的強韌化自修復(fù)彈性體的策略。在溫和的水相條件下，β-環(huán)糊精和十二烷基硫酸鈉分子組裝形成納米片結(jié)構(gòu)。在聚氨酯基體中引入具有豐富表面羥基結(jié)構(gòu)的環(huán)糊精組裝納米片，不僅可以在體系中形成多重界面氫鍵，而且由于納米限位效應(yīng)，可誘導(dǎo)可逆物理結(jié)晶網(wǎng)絡(luò)的形成。動態(tài)結(jié)晶網(wǎng)絡(luò)在拉伸-回復(fù)循環(huán)作用下的形成與解離，巧妙地平衡了自修復(fù)與力學(xué)增強之間的矛盾。
圖1. 環(huán)糊精組裝體的合成及動態(tài)物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)計
圖2 動態(tài)可逆網(wǎng)絡(luò)及界面氫鍵表征
圖3.可逆應(yīng)力誘導(dǎo)結(jié)晶相關(guān)表征
圖4. 材料的力學(xué)性能與自修復(fù)性能
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202210441
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