寧波材料所茅東升研究員/陳海明副研究員團隊 AFM: 氫鍵主導構(gòu)建全能超分子遙爪型聚合物
2022-07-08 來源:高分子科技
具有優(yōu)異力學性能、快速自修復能力、摩擦起電性,甚至特殊光學性質(zhì)的聚合物材料在眾多領(lǐng)域特別是海洋上如海洋防污、防腐涂層,水下儲能、水下封裝、柔性傳感、智能顯示等集成型高科技產(chǎn)業(yè)中顯示出巨大的應(yīng)用前景。由于這些優(yōu)點通常源自不同的分子機制,因此將它們同時集成到一種合成材料中是一個長期存在的挑戰(zhàn)。
鑒于此,中科院寧波材料所海洋新材料與應(yīng)用技術(shù)重點實驗室納米復合工程材料團隊陳海明副研究員、茅東升研究員等人,受神經(jīng)元結(jié)構(gòu)的啟發(fā),合成了一種三臂結(jié)構(gòu)的多功能遙爪型聚合物。通過在每條臂中嵌入大量的脲基來模擬神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò),構(gòu)建了一個多級氫鍵網(wǎng)絡(luò);通過嚴格控制每條臂的長度,減弱分子鏈纏結(jié),極大的提高了自修復的速率。因此緊需調(diào)整分子臂的長度,即可輕松實現(xiàn)材料宏觀多種性能的調(diào)控。研究表明,該聚合物具有較高的彈性模量97.9MPa、強度22.5MPa、斷裂伸長率1470%,以及優(yōu)異的超韌特性159.3MJ/m3、良好的抗缺口性能(187kJ/m2)和快速自愈合能力(92%,0.5h)。同時,大量的氫鍵賦予材料了良好的粘接能力,與鐵板的搭接剪切強度可達20.7MPa。據(jù)作者介紹,這是目前所報道熱熔膠粘結(jié)強度的最高值。
圖1. 遙爪聚合物鏈結(jié)構(gòu)和應(yīng)用
圖2. TPx的力學性能和結(jié)構(gòu)分析
圖3. TP3的自愈行為
圖4. TP3作為粘合劑的特性
圖5. TP3的摩擦起正電行為
圖6 TPx的熒光特性
全文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202204263
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