Novi napredak u poliuretanskim materijalima za ultra brze popravke

Razvoj polimernih materijala sa sposobnošću samozacjeljivanja, tako da se oštećeni materijali mogu učinkovito samozacjeljivati ​​i regenerirati, jedan je od načina za ublažavanje "bijelog zagađenja". Međutim, teško je ostvariti samopopravak staklastih polimera na sobnoj temperaturi zbog velike gustoće molekularnog slaganja i zamrznute mreže kretanja molekularnog lanca. Iako su posljednjih godina napravljeni proboji u staklastim samozacjeljujućim polimernim materijalima, niska mehanička svojstva, složene metode popravka i dugo vrijeme popravka otežavaju njihovu praktičnu primjenu. Stoga je razvoj visokoučinkovitih polimernih materijala sposobnih za brzi popravak u staklastom stanju nedvojbeno veliki izazov.

Nedavno je tim prof. Jinrong Wua na koledžu izvijestio o staklenom hiperrazgranatom poliuretanu (UGPU) koji se može brzo popraviti na sobnoj temperaturi. U ovom radu istraživači su reakcijom metodom spregnutih monomera dobili poliuretanske materijale s acikličkim heteroatomskim lancima i hiperrazgranatim strukturama. Ova jedinstvena molekularna struktura kombinira visoku molekularnu pokretljivost hiperrazgranatih polimera s višestrukim vodikovim vezama poliuretana kako bi se formirala mreža vodikovih veza visoke gustoće koja se temelji na vezama uree, uretanskim vezama i razgranatim terminalnim hidroksilnim skupinama. UGPU ima vlačnu čvrstoću do 70 MPa, modul skladištenja od 2,5 GPa i temperaturu staklenog prijelaza koja je puno viša od sobne temperature (53 ℃), što UGPU čini krutom prozirnom staklenom plastikom.

UGPU ima izvrsnu sposobnost samoiscjeljivanja i može ostvariti stakleno samoozdravljenje pod pritiskom. U isto vrijeme, istraživači su otkrili da su iznimno male količine vode primijenjene na dio UGPU-a značajno ubrzale stopu popravka. To je rekord svih vremena za samoiscjeljujuće materijale. Štoviše, popravljeni uzorak može izdržati test puzanja od 10 MPa, što je dovoljno da ispuni zahtjeve primjene za brzi popravak i nastavak rada nakon oštećenja strukturnih komponenti.