초고속 수리를 위한 폴리우레탄 소재의 새로운 발전

손상된 물질이 효과적으로 자가 치유 및 재생될 수 있도록 자가 치유 능력을 갖는 고분자 소재의 개발은 '백색 오염'을 완화하는 수단 중 하나입니다. 그러나 분자 적층의 밀도가 높고 분자 사슬 이동의 동결 네트워크로 인해 유리질 중합체의 실온 자가 복구를 실현하는 것은 어렵습니다. 최근 몇 년 동안 유리질 자가치유 고분자 재료에 획기적인 발전이 이루어졌지만, 낮은 기계적 성질, 복잡한 수리 방법 및 긴 수리 시간으로 인해 실제 적용이 어렵습니다. 따라서 유리 상태에서 신속한 복구가 가능한 고성능 고분자 재료의 개발은 의심할 여지 없이 큰 과제이다.

최근 우진롱(Jinrong Wu) 교수 팀은 실온에서 신속하게 수리할 수 있는 유리질 하이퍼브랜치 폴리우레탄(UGPU)을 보고했습니다. 이번 연구에서 연구진은 결합된 단량체 방법과 반응하여 비고리 이종원자 사슬과 하이퍼브랜치 구조를 갖는 폴리우레탄 재료를 얻었습니다. 이 독특한 분자 구조는 과분지형 폴리머의 고분자 운동성과 폴리우레탄의 다중 수소 결합을 결합하여 요소 결합, 우레탄 결합 및 분지형 말단 수산기를 기반으로 하는 고밀도 수소 결합 네트워크를 형성합니다. UGPU는 최대 70MPa, 2.5GPa의 저장탄성률, 실온(53℃)보다 훨씬 높은 유리전이온도로 인해 UGPU는 단단한 투명 유리 플라스틱입니다.

UGPU는 우수한 자가치유 능력을 갖고 있어 압력 하에서도 유리 같은 자가치유를 실현할 수 있습니다. 동시에 연구진은 UGPU 단면에 극소량의 물을 적용하면 수리 속도가 크게 빨라지는 것을 발견했습니다. 자가치유 소재 역대 최고 기록이다. 또한 수리된 샘플은 10 MPa의 크리프 테스트를 견딜 수 있으며 이는 구조 부품 손상 후 신속한 수리 및 지속적인 서비스에 대한 적용 요구 사항을 충족하기에 충분합니다.