Nova dostignuća u poliuretanskim materijalima za ultra brzu popravku

Razvoj polimernih materijala sa sposobnošću samoizlječenja, kako bi oštećeni materijali mogli efikasno da se samozaliječe i regeneriraju, jedno je od sredstava za ublažavanje "bijelog zagađenja". Međutim, teško je realizirati 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 samozacjeljivim polimernim materijalima, niske mehaničke osobine, složene metode popravke i dugo vrijeme popravke otežavaju praktičnu primjenu. Stoga je razvoj polimernih materijala visokih performansi sposobnih za brzu popravku u staklastom stanju nesumnjivo veliki izazov.

Nedavno je tim prof. Jinrong Wua na koledžu prijavio staklasti hiperrazgranati poliuretan (UGPU) koji se može brzo popraviti na sobnoj temperaturi. U ovom radu istraživači su dobili poliuretanske materijale s acikličnim heteroatomskim lancima i hiperrazgranatim strukturama reakcijom s metodom spregnutog monomera. Ova jedinstvena molekularna struktura kombinuje visoku molekularnu pokretljivost hiperrazgranatih polimera sa višestrukim vodikovim vezama poliuretana kako bi formirala mrežu vodoničnih veza visoke gustine zasnovanu na urea vezama, uretanskim vezama i razgranatim terminalnim hidroksilnim grupama. UGPU ima vlačnu čvrstoću do 70 MPa, modul skladištenja od 2,5 GPa, i temperatura prelaska stakla koja je mnogo viša od sobne temperature (53 ℃), što čini UGPU krutom prozirnom staklenom plastikom.

UGPU ima odličnu sposobnost samoizlječenja i može ostvariti staklasto samoizlječenje pod pritiskom. U isto vrijeme, istraživači su otkrili da izuzetno male količine vode nanesene na UGPU dio značajno ubrzavaju brzinu popravka. To je rekord svih vremena za samoiscjeljujuće materijale. Štaviše, popravljeni uzorak može izdržati test puzanja od 10 MPa, što je dovoljno da ispuni zahtjeve primjene brze popravke i kontinuiranog servisa nakon oštećenja strukturnih komponenti.