光熱材料能夠高效、快速地將光轉化為熱,為其在智能響應、水處理、清潔能源等方面的應用提供了基礎和思路。近年來,聚合物基光熱材料因其輕質、柔性、易加工、耐腐蝕等優點受到廣泛關注。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(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合材料仍然存在障礙。
酯交聯在工作溫度下的穩定性和在高溫下的動態性使其有望成為橡膠傳統永久交聯的理想替代。但是,橡膠交聯時引入的動態共價鍵數量有限,且提高體系動態共價鍵密度的同時常伴隨著交聯密度的增長。這對于追求高動態特性和特定力學性能的橡膠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態共價交換反應,使損傷界面的網絡拓撲發生重排,達到修復損傷的目的。材料的尺寸和受損部位對加熱設備提出了諸多要求。為了修復局部損傷而對材料整體進行加熱,能量利用率低,同時也會加速材料的老化。受遠程可調諧光線照射光熱材料表面引起的溫升效應的啟發,賦予可修復材料光熱轉換能力有望實現材料光控局部溫升并觸發修復過程。
圖1 (a-c)真黑色素的提取和(d)XSBRZA/E復合材料的制備。
圖2 真黑色素在橡膠基體中的分散性:(a,b)無DGESA,(c-d)有DGESA。
圖3 XSBRZA/E復合材料的(a-c)光熱轉換性能和(d,e)太陽能熱發電應用。
圖4 XSBRZA/E復合材料的光控修復性能。
圖5 XSBRZA/E復合材料的可逆黏附性能。
基于界面非共價相互作用的溫度依賴性,XSBRZA/E復合材料與基材間的粘附強度可以通過改變溫度或照射NIR實現調控,從而表現出對常見基材的可逆黏附行為,易于從基材上拆卸,甚至可以多次重復使用。
文章鏈接:https://doi.org/10.1021/acs.macromol.3c00372
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