光熱材料能夠高效、快速地將光轉(zhuǎn)化為熱,為其在智能響應(yīng)、水處理、清潔能源等方面的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)和思路。近年來(lái),聚合物基光熱材料因其輕質(zhì)、柔性、易加工、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)受到廣泛關(guān)注。真黑色素作為最早被研究的光熱劑之一,因其寬帶光吸收能力、生物相容性、廉價(jià)易得而常被用于光熱治療、海水淡化等方面。然而,由于真黑色素的表面含有大量極性親水基團(tuán)(如-OH,-COOH,-NH-),將真黑色素顆粒分散到聚合物中制備柔性光熱復(fù)合材料仍然存在障礙。
酯交聯(lián)在工作溫度下的穩(wěn)定性和在高溫下的動(dòng)態(tài)性使其有望成為橡膠傳統(tǒng)永久交聯(lián)的理想替代。但是,橡膠交聯(lián)時(shí)引入的動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵數(shù)量有限,且提高體系動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵密度的同時(shí)常伴隨著交聯(lián)密度的增長(zhǎng)。這對(duì)于追求高動(dòng)態(tài)特性和特定力學(xué)性能的橡膠vitrimer材料是不利的。另外,基于酯交換的橡膠vitrimer材料局部受損后需要在上百攝氏度的高溫下才能激活動(dòng)態(tài)共價(jià)交換反應(yīng),使損傷界面的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生重排,達(dá)到修復(fù)損傷的目的。材料的尺寸和受損部位對(duì)加熱設(shè)備提出了諸多要求。為了修復(fù)局部損傷而對(duì)材料整體進(jìn)行加熱,能量利用率低,同時(shí)也會(huì)加速材料的老化。受遠(yuǎn)程可調(diào)諧光線照射光熱材料表面引起的溫升效應(yīng)的啟發(fā),賦予可修復(fù)材料光熱轉(zhuǎn)換能力有望實(shí)現(xiàn)材料光控局部溫升并觸發(fā)修復(fù)過(guò)程。
圖1 (a-c)真黑色素的提取和(d)XSBRZA/E復(fù)合材料的制備。
圖2 真黑色素在橡膠基體中的分散性:(a,b)無(wú)DGESA,(c-d)有DGESA。
圖3 XSBRZA/E復(fù)合材料的(a-c)光熱轉(zhuǎn)換性能和(d,e)太陽(yáng)能熱發(fā)電應(yīng)用。
圖4 XSBRZA/E復(fù)合材料的光控修復(fù)性能。
圖5 XSBRZA/E復(fù)合材料的可逆黏附性能。
基于界面非共價(jià)相互作用的溫度依賴性,XSBRZA/E復(fù)合材料與基材間的粘附強(qiáng)度可以通過(guò)改變溫度或照射NIR實(shí)現(xiàn)調(diào)控,從而表現(xiàn)出對(duì)常見(jiàn)基材的可逆黏附行為,易于從基材上拆卸,甚至可以多次重復(fù)使用。
文章鏈接:https://doi.org/10.1021/acs.macromol.3c00372
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