تطورات جديدة في مواد البولي يوريثين للإصلاح فائق السرعة

يعد تطوير مواد البوليمر ذات القدرة على الشفاء الذاتي، بحيث يمكن للمواد التالفة أن تشفى وتتجدد ذاتيًا بشكل فعال، إحدى وسائل التخفيف من "التلوث الأبيض". ومع ذلك، فمن الصعب تحقيق الإصلاح الذاتي للبوليمرات الزجاجية في درجة حرارة الغرفة بسبب الكثافة العالية للتكديس الجزيئي والشبكة المجمدة لحركة السلسلة الجزيئية. على الرغم من تحقيق اختراقات في مواد البوليمر الزجاجية ذاتية الشفاء في السنوات الأخيرة، إلا أن الخواص الميكانيكية المنخفضة وطرق الإصلاح المعقدة ووقت الإصلاح الطويل تجعل من الصعب تطبيقها عمليًا. لذلك، فإن تطوير مواد بوليمرية عالية الأداء قادرة على الإصلاح السريع في الحالة الزجاجية يمثل بلا شك تحديًا كبيرًا.

في الآونة الأخيرة، أعلن فريق البروفيسور جينرونج وو في الكلية عن وجود مادة البولي يوريثين الزجاجية شديدة التفرع (UGPU) التي يمكن إصلاحها بسرعة في درجة حرارة الغرفة. في هذا العمل، حصل الباحثون على مواد البولي يوريثين ذات السلاسل الذرية غير المتجانسة الحلقية والهياكل المفرطة الامتياز من خلال التفاعل مع طريقة المونومر المزدوج. يجمع هذا التركيب الجزيئي الفريد بين الحركة الجزيئية العالية للبوليمرات شديدة التفرع مع الروابط الهيدروجينية المتعددة للبولي يوريثان لتشكيل شبكة ربط هيدروجينية عالية الكثافة تعتمد على روابط اليوريا وروابط يوريتان ومجموعات الهيدروكسيل الطرفية المتفرعة. تتمتع UGPU بقوة شد تصل إلى 70 ميجا باسكال، ومعامل تخزين 2.5 جيجا باسكال، ودرجة حرارة انتقال زجاجي أعلى بكثير من درجة حرارة الغرفة (53 درجة مئوية)، مما يجعل UGPU بلاستيكًا زجاجيًا صلبًا وشفافًا.

تتمتع UGPU بقدرة ممتازة على الشفاء الذاتي، ويمكنها تحقيق الشفاء الذاتي الزجاجي تحت الضغط. وفي الوقت نفسه، وجد الباحثون أن استخدام كميات صغيرة جدًا من الماء على قسم UGPU أدى إلى تسريع معدل الإصلاح بشكل كبير. إنه رقم قياسي على الإطلاق للمواد ذاتية الشفاء. علاوة على ذلك، يمكن للعينة التي تم إصلاحها أن تقاوم اختبار الزحف بمقدار 10 ميجا باسكال، وهو ما يكفي لتلبية متطلبات التطبيق الخاصة بالإصلاح السريع والخدمة المستمرة بعد تلف المكونات الهيكلية.