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《德国应用化学》报道南京理工大学傅佳骏教授团队自修复材料研究新进展,中国玻璃网,meesm.com
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《德国应用化学》报道南京理工大学傅佳骏教授团队自修复材料研究新进展
2021年01月15日    阅读量:     新闻来源:中国玻璃网 meesm.com  |  投稿

自修复聚合物材料作为一种智能材料,类似于生物体,能够自主的修复在使用过程中产生的裂纹和局部损伤,从而恢复原有的功能,如导电、传感、抗腐蚀等。近年来,围绕本征自修复材料的设计合成及多功能应用研究,南京理工大学化工学院傅佳骏教授团队近年来取得了一系列的研究进展,相关成果已经在包括Angew. Chem. Int. Ed., Appl. Phys. Rev., Adv. Funct. Mater., Chem. Mater., J. Mater. Chem. A 等国际高水平学术期刊上发表。


近日,傅佳骏教授团队在室温自修复材料领域又取得重要研究进展,相关成果以“A Fast Room-Temperature Self-Healing Glassy Polyurethane”为题,发表在国际化学顶级期刊《Angew. Chem. Int. Ed.》上中国玻璃网meesm.com。南京理工大学为该工作唯一完成单位和通讯单位,17级博士徐建华和19级陈骄阳博士为共同第一作者。

玻璃具有优异的光学透明度以及硬度,但其脆性大,破碎的玻璃无法重新粘接在一起。具有本征可修复能力的透明玻璃态聚合物是玻璃很好的替代品,其不仅具有和玻璃相似的透明度,同时还能够修复自身损伤。然而,目前报道的可修复玻璃态聚合物大多数都需要外界刺激(如光,热,水等)来完成材料的修复过程。因此,开发出能够室温自修复的透明玻璃态聚合物具有重要应用价值。目前研究认为,足够的链段运动能力(Tg<室温)是聚合物材料能够室温自修复的前提条件。然而,玻璃态聚合物的链段运动在室温下被冻结,这就导致破坏的聚合物网络难以重新结合,从而剥夺了材料的室温自修复能力。

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虽然聚合物的链段运动已经冻结,但比链段小的一些单元仍能运动(次级松弛)。鉴于此,傅佳骏教授团队向聚合物网络中植入了大量的高密度氢键单元,开发出了一种可以快速室温自修复的玻璃态透明聚氨酯材料;此材料在断裂后,室温下按住断面一分钟左右就能恢复原状,一小时左右就能恢复原有的机械强度。团队成员对该玻璃态聚氨酯的室温自修复机理进行的详细研究,发现尽管室温下聚合物的链段无法运动,然而聚合物内部大量的氢键基团却可以自由的运动,聚合物断裂面上大量的断裂氢键的快速结合是其能够室温自修复的主要原因。



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