Kemajuan Baru dalam Bahan Poliuretan untuk Perbaikan Sangat Cepat

Pengembangan bahan polimer yang memiliki kemampuan penyembuhan diri, sehingga bahan yang rusak dapat menyembuhkan dan beregenerasi secara efektif, merupakan salah satu cara untuk mengurangi “polusi putih”. Namun, sulit untuk mewujudkan perbaikan mandiri polimer kaca pada suhu kamar karena tingginya kepadatan penumpukan molekul dan jaringan pergerakan rantai molekul yang membeku. Meskipun terobosan telah dilakukan pada bahan polimer kaca yang dapat menyembuhkan sendiri dalam beberapa tahun terakhir, sifat mekanik yang rendah, metode perbaikan yang rumit, dan waktu perbaikan yang lama membuatnya sulit untuk diterapkan secara praktis. Oleh karena itu, pengembangan bahan polimer berkinerja tinggi yang mampu melakukan perbaikan cepat dalam keadaan seperti kaca tidak diragukan lagi merupakan tantangan besar.

Baru-baru ini, tim Prof. Jinrong Wu di Kolese tersebut melaporkan poliuretan kaca hiperbranched (UGPU) yang dapat diperbaiki dengan cepat pada suhu kamar. Dalam karya ini, para peneliti memperoleh bahan poliuretan dengan rantai heteroatomik asiklik dan struktur hyperbranched dengan mereaksikan metode monomer berpasangan. Struktur molekul unik ini menggabungkan motilitas molekul tinggi dari polimer hiperbercabang dengan ikatan hidrogen ganda poliuretan untuk membentuk jaringan ikatan hidrogen kepadatan tinggi berdasarkan ikatan urea, ikatan uretan, dan gugus hidroksil terminal bercabang. UGPU memiliki kekuatan tarik hingga hingga 70 MPa, modulus penyimpanan 2,5 GPa, dan suhu transisi gelas yang jauh lebih tinggi dari suhu ruangan (53 ℃), menjadikan UGPU sebagai plastik kaca transparan yang kaku.

UGPU memiliki kemampuan penyembuhan diri yang sangat baik, dan dapat mewujudkan penyembuhan diri seperti kaca di bawah tekanan. Pada saat yang sama, para peneliti menemukan bahwa jumlah air yang sangat sedikit yang diaplikasikan ke bagian UGPU secara signifikan mempercepat laju perbaikan. Ini adalah rekor sepanjang masa untuk material penyembuhan diri. Selain itu, sampel yang diperbaiki dapat menahan uji mulur sebesar 10 MPa, yang cukup untuk memenuhi persyaratan penerapan perbaikan cepat dan servis berkelanjutan setelah kerusakan pada komponen struktural.