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清華大學(xué)梁福鑫課題組 Macromolecules: Janus顆粒構(gòu)筑具有盔甲結(jié)構(gòu)的多孔彈性體
2023-08-14  來(lái)源：高分子科技

  高分子多孔材料的孔結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能決定了其應(yīng)用場(chǎng)景，因此有必要對(duì)多孔材料的孔結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能進(jìn)行調(diào)控。通常采用單體選擇、基體交聯(lián)度調(diào)控、填料引入等方法。但這些方式往往會(huì)均勻地改變基體材料的整體性質(zhì)，造成多孔材料模量、強(qiáng)度和彈性之間的矛盾。針對(duì)具有豐富表界面的多孔材料，調(diào)控其界面性質(zhì)有望克服基體均勻性帶來(lái)的弊端。


  Janus顆粒具有兩親性和界面取向組裝的特性，可以在多孔材料內(nèi)部豐富的界面上構(gòu)筑具有一定強(qiáng)度的界面層，形成盔甲結(jié)構(gòu)，從而在不犧牲基體原有性能的基礎(chǔ)上調(diào)控多孔材料整體的力學(xué)性能，有望為調(diào)控多孔材料的界面以及制備優(yōu)異性能的多孔材料提供新的思路。


圖1  利用兩親性Janus顆粒與乳液模板法構(gòu)筑具有界面盔甲結(jié)構(gòu)的多孔彈性體



  日前，清華大學(xué)梁福鑫課題組利用Janus顆粒的兩親性與界面取向組裝特性，采用乳液模板法構(gòu)筑了具有界面盔甲結(jié)構(gòu)的多孔彈性體。在多孔彈性體的孔壁上，Janus顆粒取向明確，排列緊密，形成了具有一定強(qiáng)度的盔甲結(jié)構(gòu)界面層，對(duì)材料整體起到了很好的骨架支撐作用（圖1）。模量較高的界面層與模量較低的基體結(jié)合，使得多孔材料整體表現(xiàn)出寬范圍可調(diào)的模量與優(yōu)異的大應(yīng)變回彈性（圖2），并在動(dòng)態(tài)應(yīng)力下呈現(xiàn)出可調(diào)控的能量耗散能力。因此，利用Janus顆粒構(gòu)筑多孔材料界面盔甲結(jié)構(gòu)這一策略，有望為制備具有優(yōu)異力學(xué)性能的多孔材料提供新的結(jié)構(gòu)模型。相關(guān)工作以“Janus Particle-Armored Porous Elastomer with Tunable Modulus and High Resilience”為題發(fā)表在《Macromolecules》上。文章第一作者為清華大學(xué)博士研究生蔣超，通訊作者為梁福鑫副教授。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委的支持。

 

圖2 界面盔甲結(jié)構(gòu)的多孔彈性體具有寬范圍可調(diào)的模量與大應(yīng)變下的高回彈性



  原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.macromol.3c01137

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