Nuevos avances en materiales de poliuretano para reparaciones ultrarrápidas

El desarrollo de materiales poliméricos con capacidad de autocuración, de modo que los materiales dañados puedan autocurarse y regenerarse de manera efectiva, es uno de los medios para aliviar la "contaminación blanca". Sin embargo, es difícil realizar la autorreparación de polímeros vítreos a temperatura ambiente debido a la alta densidad del apilamiento molecular y la red congelada del movimiento de la cadena molecular. Aunque en los últimos años se han logrado avances en los materiales poliméricos vítreos autorreparables, las bajas propiedades mecánicas, los métodos de reparación complejos y el largo tiempo de reparación dificultan su aplicación práctica. Por lo tanto, el desarrollo de materiales poliméricos de alto rendimiento capaces de repararse rápidamente en estado vítreo es sin duda un gran desafío.

Recientemente, el equipo del profesor Jinrong Wu en la universidad informó sobre un poliuretano vítreo hiperramificado (UGPU) que puede repararse rápidamente a temperatura ambiente. En este trabajo, los investigadores obtuvieron materiales de poliuretano con cadenas heteroatómicas acíclicas y estructuras hiperramificadas reaccionando con el método del monómero acoplado. Esta estructura molecular única combina la alta motilidad molecular de los polímeros hiperramificados con los múltiples enlaces de hidrógeno de los poliuretanos para formar una red de enlaces de hidrógeno de alta densidad basada en enlaces de urea, enlaces de uretano y grupos hidroxilo terminales ramificados. La UGPU tiene una resistencia a la tracción de hasta 70 MPa, un módulo de almacenamiento de 2,5 GPa y una temperatura de transición vítrea mucho más alta que la temperatura ambiente (53 ℃), lo que convierte al UGPU en un plástico vidrioso transparente rígido.

UGPU tiene una excelente capacidad de autocuración y puede realizar una autocuración vítrea bajo presión. Al mismo tiempo, los investigadores descubrieron que cantidades extremadamente pequeñas de agua aplicadas a la sección UGPU aceleraron significativamente la tasa de reparación. Es un récord histórico para materiales de autocuración. Además, la muestra reparada puede resistir una prueba de fluencia de 10 MPa, que es suficiente para cumplir con los requisitos de aplicación de reparación rápida y servicio continuo después de daños a los componentes estructurales.