Nye fremskridt inden for polyurethanmaterialer til ultrahurtig reparation

Udviklingen af ​​polymermaterialer med selvhelbredende evne, så beskadigede materialer effektivt kan selvhelbrede og regenerere, er et af midlerne til at lindre "hvid forurening". Det er imidlertid vanskeligt at realisere selvreparation ved stuetemperatur af glasagtige polymerer på grund af den høje tæthed af molekylær stabling og det frosne netværk af molekylær kædebevægelse. Selvom der er sket gennembrud i de glasagtige selvhelbredende polymermaterialer i de senere år, gør de lave mekaniske egenskaber, komplekse reparationsmetoder og lange reparationstid det svært at blive praktisk anvendt. Derfor er udviklingen af ​​højtydende polymermaterialer, der er i stand til hurtig reparation i den glasagtige tilstand, uden tvivl en stor udfordring.

For nylig rapporterede Prof. Jinrong Wu's team på College en glasagtig hyperforgrenet polyurethan (UGPU), der kan repareres hurtigt ved stuetemperatur. I dette arbejde opnåede forskerne polyurethanmaterialer med acykliske heteroatomiske kæder og hyperforgrenede strukturer ved at reagere med den koblede monomer-metode. Denne unikke molekylære struktur kombinerer den høje molekylære motilitet af hyperforgrenede polymerer med polyurethanernes multiple hydrogenbindinger for at danne et hydrogenbindingsnetværk med høj densitet baseret på urinstofbindinger, urethanbindinger og forgrenede terminale hydroxylgrupper.UGPU har en trækstyrke på op til 70 MPa, et opbevaringsmodul på 2,5 GPa og en glasovergangstemperatur, der er meget højere end rumtemperaturen (53 ℃), hvilket gør UGPU til en stiv gennemsigtig glasagtig plast.

UGPU har fremragende selvhelbredende evne, og den kan realisere glasagtig selvhelbredelse under pres. Samtidig fandt forskerne ud af, at ekstremt små mængder vand påført UGPU-sektionen markant accelererede reparationshastigheden. Det er alle tiders rekord for selvhelbredende materialer. Desuden kan den reparerede prøve modstå en krybetest på 10 MPa, hvilket er tilstrækkeligt til at opfylde anvendelseskravene om hurtig reparation og fortsat service efter skader på strukturelle komponenter.