Nové pokroky v polyuretanových materiálech pro ultrarychlé opravy

Jedním z prostředků ke zmírnění „bílého znečištění“ je vývoj polymerních materiálů se samoopravnou schopností, aby se poškozené materiály mohly účinně samozacelovat a regenerovat. Je však obtížné realizovat samoopravu skelných polymerů při pokojové teplotě kvůli vysoké hustotě molekulárního vrstvení a zmrazené síti pohybu molekulárního řetězce. Ačkoli byly v posledních letech učiněny průlomy ve sklovitých samoopravných polymerních materiálech, nízké mechanické vlastnosti, složité způsoby opravy a dlouhá doba opravy ztěžují jejich praktické použití. Proto je vývoj vysoce výkonných polymerních materiálů schopných rychlé opravy ve sklovitém stavu nepochybně velkou výzvou.

Nedávno tým profesora Jinronga Wua na College ohlásil skelný hyperrozvětvený polyuretan (UGPU), který lze rychle opravit při pokojové teplotě. V této práci výzkumníci získali polyuretanové materiály s acyklickými heteroatomickými řetězci a hyperrozvětvenými strukturami reakcí metodou spřaženého monomeru. Tato jedinečná molekulární struktura kombinuje vysokou molekulární pohyblivost hyperrozvětvených polymerů s více vodíkovými vazbami polyuretanů za vzniku vysokohustotní sítě vodíkových vazeb na bázi močovinových vazeb, uretanových vazeb a rozvětvených koncových hydroxylových skupin.UGPU má pevnost v tahu až 70 MPa, skladovací modul 2,5 GPa a teplota skelného přechodu, která je mnohem vyšší než pokojová teplota (53 ℃), díky čemuž je UGPU tuhý průhledný sklovitý plast.

UGPU má vynikající samoléčebnou schopnost a dokáže realizovat sklovité samoléčení pod tlakem. Současně výzkumníci zjistili, že extrémně malé množství vody aplikované na sekci UGPU výrazně zrychlilo rychlost opravy. Je to rekord všech dob pro samoléčebné materiály. Kromě toho může opravený vzorek odolat creepové zkoušce 10 MPa, což je dostatečné pro splnění aplikačních požadavků na rychlou opravu a nepřetržitý provoz po poškození konstrukčních součástí.