超分子自修復(fù)聚合物(SSHPs)有能力恢復(fù)的宏觀力學(xué)性能在損傷通過可逆拆卸/裝配的動態(tài)主題基于氫鍵,金屬配位,主客體作用,離子,π-π相互作用等。在過去的幾十年里，人們付出了大量的努力來構(gòu)思SSHPs的建設(shè)策略。此外，在闡明結(jié)構(gòu)(超分子結(jié)構(gòu))-活性(自愈性能)關(guān)系和自愈機(jī)制方面也取得了重大突破。SSHPs固有的自愈特性具有理論上無限的自愈時(shí)間和無需外部能量輸入的自愈能力等優(yōu)點(diǎn)，在制備具有廣泛工業(yè)應(yīng)用的自愈功能聚合物方面具有潛在的應(yīng)用前景。在這方面，恢復(fù)和保存功能以及使機(jī)械性能適應(yīng)服務(wù)環(huán)境的能力是兩個主要考慮因素。然而，同時(shí)優(yōu)化室溫愈合效率和機(jī)械性能如機(jī)械強(qiáng)度和自恢復(fù)性是一個挑戰(zhàn)。
近期，南京理工大學(xué)傅佳駿和姜煒教授合作開發(fā)了一種新穎的設(shè)計(jì)理念,即“動態(tài)硬疇”基于微觀相分離結(jié)構(gòu)制造聚氨酯超分子彈性體,具有的獨(dú)特組合的屬性如透明度、較高的機(jī)械強(qiáng)度(彈性體可以承載7.5公斤的重量沒有破壞，極好的韌性(韌性:65.49 MJ m3;斷裂能:4650 J m2，是室溫SSHPs中最高的報(bào)告值;極佳的抗穿刺和缺口拉伸非敏感性能，可重復(fù)變形恢復(fù)(伸長率300%變形恢復(fù)良好和室溫自愈能力(彈性體時(shí)切成兩塊,重新接觸后2min可承載400×自身重量，48h后完全恢復(fù)。在聚氨酯網(wǎng)絡(luò)中加入動態(tài)硬疇是平衡愈合效率和力學(xué)性能的關(guān)鍵步驟。用不同強(qiáng)度的分級氫鍵組裝動態(tài)硬疇。它們不僅提供了必要的機(jī)械強(qiáng)度和彈性，而且通過硬區(qū)域的連續(xù)斷裂和網(wǎng)絡(luò)的快速重排提供了異常的韌性和自主自愈能力。因此，所制備的超分子彈性體在制備抗沖擊和吸能保護(hù)材料以及可拉伸和自愈合導(dǎo)體方面具有潛在的應(yīng)用前景。值得注意的是，一步縮聚工藝操作簡單，易于規(guī)模化。
具體來說，利用異佛爾二胺(IDA)和甲苯2,4-二異氰酸酯封端的聚丙二醇(PPGTD)和異佛爾二胺(IDA)進(jìn)行縮聚反應(yīng)(PPGTD:IDA molar ratio = 1:0.95)。通過溶劑澆鑄法制得聚合體PPGTD-IDA。所示的光學(xué)照片描繪了PPGTD-IDA的高透明度。室溫下可見光(400-750 nm)的平均透過率為>90%。采用原子力顯微鏡(AFM)和小角度x射線散射(SAXS)技術(shù)研究了PPGTD-IDA的微觀相分離結(jié)構(gòu)。AFM圖像顯示了柔軟(聚丙二醇)之間的清晰邊界;黑色區(qū)域)和硬質(zhì)區(qū)域。SAXS剖面上只有一個寬峰(q = 1.56 nm1)對應(yīng)非均勻的微相分離(圖1h)。測定PPGTDIDA的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)在室溫以下約50.1℃。值得注意的是，DSC曲線在- 80 ~ 200℃范圍內(nèi)均未觀察到放熱峰和吸熱峰，因此表明了聚氨酯網(wǎng)絡(luò)中的非晶硬疇。通過x射線衍射(XRD)進(jìn)一步驗(yàn)證了非晶結(jié)構(gòu)。
基于該材料的友誼性能，作為鋁合金防護(hù)吸能減震涂層可以在受導(dǎo)批淮后快速的恢復(fù)防腐功能。與金屬制備得到的復(fù)合材料具有優(yōu)異的電導(dǎo)性，自修復(fù)和抗缺口拉伸性。
綜上，本研究提出了一種基于“動態(tài)硬域”的設(shè)計(jì)概念，利用商業(yè)上可用的試劑，通過簡單的一步縮聚過程，合成一種新型的室溫自愈超分子彈性體PPGTD-IDA。該彈性體具有透明性、較高的抗拉強(qiáng)度、極高的韌性、突出的韌性和重復(fù)變形恢復(fù)能力。自愈合和最佳力學(xué)性能的集成是基于將由分級氫鍵組裝的動態(tài)硬域納入聚合物網(wǎng)絡(luò)。因此，動態(tài)硬疇的貢獻(xiàn)可以歸納為:(i)提供了合適的機(jī)械強(qiáng)度和彈性的硬疇結(jié)構(gòu);(ii)多強(qiáng)度氫鍵的相繼斷裂和網(wǎng)絡(luò)的快速重排導(dǎo)致了超韌性和缺口不敏感性;(iii)動態(tài)氫鍵的快速重排使室溫自愈成為可能?！皠討B(tài)硬域”的概念為解決動態(tài)自愈和機(jī)械性能之間的矛盾提供了一種很有前途的構(gòu)造策略，并提供了SSHPs引人入勝的韌性和突出的抗缺口敏感性，有助于擴(kuò)大應(yīng)用范圍。
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