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Angew. Chem. :超快速損傷修復的超支化玻璃態塑料2024-09-12
塑料的廣泛使用導致了“白色污染”問題不斷加劇,并引發諸多安全隱患。解決這些問題的方法之一,是開發具有自我修復能力的塑料材料,從而使受損的塑料構件能夠有效地自我維護或被再利用。

然而,塑料由于其較高的分子堆積密度和流動性有限的凍結網絡,很難在硬質的玻璃態下實現修復。盡管可修復的玻璃態塑料已經取得了研究性突破,但被犧牲的力學性能、復雜的修復方法和冗長的修復時間,使得可修復塑料與它們的實際應用相去甚遠。

近日,四川大學吳錦榮教授團隊通過偶合單體法設計得到了一種具有無環雜原子鏈和超支化結構的聚氨酯塑料(UGPU),這種獨特的分子結構將超支化聚合物的高動力學特性與聚氨酯的多重氫鍵相結合,構成了可室溫修復的高密度氫鍵網絡。

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UGPU塑料是一種高強(拉伸強度高達70 MPa)、剛性(儲能模量2.5 GPa)、且透明的玻璃態塑料。超支化UGPU的支化鏈端、末端鏈段和其上的氫鍵單元,具有很高的運動性。同時,微量的水汽作用于UGPU的斷面,即可以通過構建活化層和促進斷面間氫鍵重組,顯著加速其修復速度,使UGPU在一分鐘內恢復了26.4 MPa的抗拉強度和超過80%的楊氏模量。UGPU的修復穩定且堅固,可以承受多次反復的原位修復和10 MPa的蠕變測試,足以滿足塑料構件受損后原位快速修復并繼續服役的應用需求。

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UGPU塑料作為一種高性能、可靠、符合可持續發展的新型材料,展現出在先進光學和結構件領域的應用潛力。

文信息

Ultra-Fast-Healing Glassy Hyperbranched Plastics Capable of Restoring 26.4?MPa Tensile Strength within One Minute at Room Temperature

Weihang Li,?Haitao Wu,?Yue Huang,?Yihang Yao,?Yujia Hou,?Qiancheng Teng,?Minjie Cai,?Jinrong Wu

文章第一作者為四川大學碩士研究生李維航(現為復旦大學博士生),通訊作者為吳錦榮教授。

Angewandte Chemie International Edition

DOI:?10.1002/anie.202408250

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