Nous avenços en materials de poliuretà per a una reparació ultraràpida

El desenvolupament de materials polimèrics amb capacitat d'autocuració, de manera que els materials danyats es puguin autocurar i regenerar de manera efectiva, és un dels mitjans per alleujar la "contaminació blanca". Tanmateix, és difícil realitzar l'autoreparació a temperatura ambient dels polímers de vidre a causa de l'alta densitat d'apilament molecular i la xarxa congelada de moviment de la cadena molecular. Tot i que en els darrers anys s'han fet avenços en els materials polimèrics autocurables de vidre, les baixes propietats mecàniques, els mètodes de reparació complexos i el llarg temps de reparació dificulten l'aplicació pràctica. Per tant, el desenvolupament de materials polímers d'alt rendiment capaços de reparar-se ràpidament en estat de vidre és, sens dubte, un gran repte.

Recentment, l'equip del professor Jinrong Wu al Col·legi va informar d'un poliuretà hiperramificat de vidre (UGPU) que es pot reparar ràpidament a temperatura ambient. En aquest treball, els investigadors van obtenir materials de poliuretà amb cadenes heteroatòmiques acícliques i estructures hiperramificades reaccionant amb el mètode de monòmers acoblats. Aquesta estructura molecular única combina l'alta motilitat molecular dels polímers hiperramificats amb els múltiples enllaços d'hidrogen dels poliuretans per formar una xarxa d'enllaços d'hidrogen d'alta densitat basada en enllaços d'urea, enllaços d'uretà i grups hidroxil terminals ramificats. UGPU té una resistència a la tracció de fins a 70 MPa, un mòdul d'emmagatzematge de 2,5 GPa i una temperatura de transició vítrea molt superior a la temperatura ambient (53 ℃), cosa que fa que UGPU sigui un plàstic vidre rígid i transparent.

UGPU té una excel·lent capacitat d'autocuració i pot realitzar una autocuració vidriada sota pressió. Al mateix temps, els investigadors van trobar que quantitats extremadament petites d'aigua aplicades a la secció UGPU van accelerar significativament la taxa de reparació. És un rècord de tots els temps de materials d'autocuració. A més, la mostra reparada pot resistir una prova de fluència de 10 MPa, que és suficient per complir els requisits d'aplicació de reparació ràpida i servei continuat després de danys als components estructurals.