Нови постижения в полиуретановите материали за ултра-бърз ремонт

Разработването на полимерни материали със способност за самовъзстановяване, така че повредените материали да могат ефективно да се самовъзстановяват и регенерират, е едно от средствата за облекчаване на "бялото замърсяване". Трудно е обаче да се реализира самовъзстановяване при стайна температура на стъкловидни полимери поради високата плътност на молекулно подреждане и замразената мрежа от движение на молекулна верига. Въпреки че през последните години бяха направени пробиви в стъкловидните самовъзстановяващи се полимерни материали, ниските механични свойства, сложните методи за ремонт и дългото време за ремонт затрудняват практическото им приложение. Следователно разработването на високоефективни полимерни материали, способни на бърз ремонт в стъкловидно състояние, несъмнено е голямо предизвикателство.

Наскоро екипът на проф. Jinrong Wu в колежа съобщи за стъклен хиперразклонен полиуретан (UGPU), който може да бъде поправен бързо при стайна температура. В тази работа изследователите са получили полиуретанови материали с ациклични хетероатомни вериги и хиперразклонени структури чрез реакция с метода на свързания мономер. Тази уникална молекулярна структура съчетава високата молекулна подвижност на хиперразклонените полимери с множеството водородни връзки на полиуретаните, за да образува мрежа от водородни връзки с висока плътност, базирана на карбамидни връзки, уретанови връзки и разклонени крайни хидроксилни групи. UGPU има якост на опън до 70 MPa, модул на съхранение от 2,5 GPa и температура на встъкляване, която е много по-висока от стайната температура (53 ℃), което прави UGPU твърда прозрачна стъклена пластмаса.

UGPU има отлична способност за самовъзстановяване и може да реализира стъклено самовъзстановяване под натиск. В същото време изследователите установиха, че изключително малки количества вода, приложени към секцията на UGPU, значително ускоряват скоростта на ремонта. Това е рекорд за всички времена за самовъзстановяващи се материали. Освен това, ремонтираният образец може да издържи на тест за пълзене от 10 MPa, което е достатъчно, за да отговори на изискванията на приложението за бърз ремонт и продължително обслужване след повреда на структурни компоненти.