Novos avances en materiais de poliuretano para reparación ultrarrápida

O desenvolvemento de materiais poliméricos con capacidade de autocuración, para que os materiais danados poidan autocurarse e rexenerarse eficazmente, é un dos medios para aliviar a "contaminación branca". Non obstante, é difícil realizar a auto-reparación de polímeros vítreos a temperatura ambiente debido á alta densidade de apilado molecular e á rede conxelada de movemento da cadea molecular. Aínda que nos últimos anos se realizaron avances nos materiais de polímero autocurativo vítreo, as baixas propiedades mecánicas, os complexos métodos de reparación e o longo tempo de reparación dificultan a súa aplicación na práctica. Polo tanto, o desenvolvemento de materiais poliméricos de alto rendemento capaces de repararse rapidamente en estado vítreo é, sen dúbida, un gran reto.

Recentemente, o equipo do profesor Jinrong Wu na Facultade informou dun poliuretano hiperramificado vítreo (UGPU) que se pode reparar rapidamente a temperatura ambiente. Neste traballo, os investigadores obtiveron materiais de poliuretano con cadeas heteroatómicas acíclicas e estruturas hiperramificadas ao reaccionar co método do monómero acoplado. Esta estrutura molecular única combina a alta motilidade molecular dos polímeros hiperramificados cos múltiples enlaces de hidróxeno dos poliuretanos para formar unha rede de enlaces de hidróxeno de alta densidade baseada en enlaces de urea, enlaces de uretano e grupos hidroxilos terminais ramificados. UGPU ten unha resistencia á tracción de ata 70 MPa, un módulo de almacenamento de 2,5 GPa e unha temperatura de transición vítrea moi superior á temperatura ambiente (53 ℃), o que fai da UGPU un plástico vítreo ríxido e transparente.

UGPU ten unha excelente capacidade de autocuración e pode realizar unha autocuración vítrea baixo presión. Ao mesmo tempo, os investigadores descubriron que cantidades extremadamente pequenas de auga aplicadas á sección UGPU aceleraron significativamente a taxa de reparación. É un récord de materiais de autocuración. Ademais, a mostra reparada pode resistir unha proba de fluencia de 10 MPa, que é suficiente para cumprir os requisitos de aplicación de reparación rápida e servizo continuo despois de danos aos compoñentes estruturais.