Nye fremskridt inden for polyuretanmaterialer til ultrahurtig reparation

Udviklingen af ​​polymermaterialer med selvreparerende evne, så beskadigede materialer effektivt kan selvreparere og regenerere sig, er et af midlerne til at afhjælpe "hvid forurening". Det er imidlertid vanskeligt at realisere selvreparation ved stuetemperatur af glasagtige polymerer på grund af den høje tæthed af molekylær stabling og det frosne netværk af molekylær kædebevægelse. Selvom der er gjort gennembrud inden for glasagtige selvreparerende polymermaterialer i de senere år, gør de lave mekaniske egenskaber, komplekse reparationsmetoder og lange reparationstid det vanskeligt at anvende dem i praksis. Derfor er udviklingen af ​​højtydende polymermaterialer, der er i stand til hurtig reparation i glasagtig tilstand, utvivlsomt en stor udfordring.

For nylig har professor Jinrong Wus team på universitetet rapporteret en glasagtig hyperforgrenet polyurethan (UGPU), der kan repareres hurtigt ved stuetemperatur. I dette arbejde har forskerne opnået polyurethanmaterialer med acykliske heteroatomkæder og hyperforgrenede strukturer ved at reagere med den koblede monomermetode. Denne unikke molekylære struktur kombinerer den høje molekylære motilitet af hyperforgrenede polymerer med de multiple hydrogenbindinger i polyurethaner for at danne et hydrogenbindingsnetværk med høj densitet baseret på urinstofbindinger, urethanbindinger og forgrenede terminale hydroxylgrupper. UGPU har en trækstyrke på op til 70 MPa, et lagringsmodul på 2,5 GPa og en glasovergangstemperatur, der er meget højere end stuetemperatur (53 ℃), hvilket gør UGPU til en stiv, transparent glasagtig plast.

UGPU har fremragende selvreparerende evner og kan opnå glasagtig selvreparation under tryk. Samtidig fandt forskerne, at ekstremt små mængder vand påført UGPU-sektionen accelererede reparationshastigheden betydeligt. Det er en rekord for selvreparerende materialer. Desuden kan den reparerede prøve modstå en krybetest på 10 MPa, hvilket er tilstrækkeligt til at opfylde anvendelseskravene til hurtig reparation og fortsat service efter skader på strukturelle komponenter.