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化學(xué)所在自修復(fù)彈性體材料研究方面取得新進(jìn)展

2018-09-05 13:20:24 作者：本網(wǎng)整理來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院網(wǎng)站分享至：

自修復(fù)聚合物材料作為一種智能材料，可以修復(fù)在使用過(guò)程中因外力作用而產(chǎn)生的裂紋或局部損傷，從而恢復(fù)其原有的功能，延長(zhǎng)其使用壽命。該材料在表面鍍層保護(hù)、生物醫(yī)藥材料、鋰電池以及航空航天等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。為了滿足不同的應(yīng)用，研究人員將“犧牲鍵”引入到聚合物材料中，開(kāi)發(fā)了自修復(fù)塑料、凝膠或彈性體。對(duì)于自修復(fù)彈性體材料來(lái)說(shuō)，兼顧良好的機(jī)械性能、高效的自修復(fù)效率及優(yōu)異的光學(xué)性能是一個(gè)挑戰(zhàn)性難題。

在國(guó)家自然科學(xué)基金委的支持下，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所工程塑料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員董俠等致力于智能材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，取得了系列進(jìn)展（J. Polym. Sci. Part A: Poly. Chem. 2015, 53, 2094-2103; Polymer 2016, 84, 1-9; Mater. Chem. Front. 2017, 1, 111-118; ACS Appl. Mater. Inter. 2017, 9, 30046-30055; Macromolecules 2018, 51, 1100-1109）。在此基礎(chǔ)上，從分子設(shè)計(jì)角度出發(fā)，提出了一種新型自修復(fù)設(shè)計(jì)策略“Phase Locked Dynamic Chemical Bonds（相鎖定動(dòng)態(tài)化學(xué)鍵）”，成功制備出無(wú)色透明、可快速自修復(fù)的高韌高強(qiáng)聚合物。

研究工作通過(guò)“硬段鎖定”和“微相分離控制”相結(jié)合的策略展開(kāi)，設(shè)計(jì)的含二硫鍵自愈聚氨酯彈性體（PUDS）呈現(xiàn)出無(wú)色透明的優(yōu)異光學(xué)性質(zhì)，最大拉伸強(qiáng)度可達(dá)25 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率超過(guò)1600%，在溫和加熱條件下（70oC），彈性體表面劃痕可在60s內(nèi)迅速恢復(fù)，同時(shí)表現(xiàn)出良好的重復(fù)刮擦自修復(fù)功能，經(jīng)多次刮擦自修復(fù)后材料的霧度值僅為0.6%。這種無(wú)色高透明的自修復(fù)特征，使得該材料在光學(xué)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。相關(guān)成果發(fā)表于《先進(jìn)材料》（Advanced Materials，DOI：10.1002/adma.201802556）。