پیشرفت های جدید در مواد پلی اورتان برای تعمیر فوق العاده سریع

توسعه مواد پلیمری با قابلیت خود ترمیمی، به طوری که مواد آسیب دیده بتوانند به طور موثر خود ترمیم و بازسازی شوند، یکی از ابزارهای کاهش "آلودگی سفید" است. با این حال، به دلیل چگالی بالای انباشته شدن مولکولی و شبکه یخ زده حرکت زنجیره مولکولی، تحقق خود ترمیم پلیمرهای شیشه ای در دمای اتاق دشوار است. اگرچه در سال های اخیر پیشرفت هایی در مواد پلیمری خود ترمیم شونده شیشه ای ایجاد شده است، خواص مکانیکی کم، روش های تعمیر پیچیده و زمان تعمیر طولانی، کاربرد عملی آن را دشوار می کند. بنابراین، توسعه مواد پلیمری با کارایی بالا که قادر به تعمیر سریع در حالت شیشه ای هستند، بدون شک یک چالش بزرگ است.

اخیراً، تیم پروفسور Jinrong Wu در کالج، پلی اورتان پرشاخ شیشه ای (UGPU) را گزارش کرده اند که می تواند به سرعت در دمای اتاق تعمیر شود. در این کار، محققان با واکنش با روش مونومر جفت شده، مواد پلی یورتان را با زنجیره های هترواتمی غیر حلقوی و ساختارهای پرشاخه به دست آوردند. این ساختار مولکولی منحصربه‌فرد، تحرک مولکولی بالای پلیمرهای پرشاخه را با پیوندهای هیدروژنی متعدد پلی‌اورتان‌ها ترکیب می‌کند تا یک شبکه پیوند هیدروژنی با چگالی بالا بر اساس پیوندهای اوره، پیوندهای اورتان و گروه‌های هیدروکسیل انتهایی شاخه‌دار تشکیل دهد. UGPU دارای استحکام کششی تا حداکثر است. 70 مگاپاسکال، مدول ذخیره سازی 2.5 گیگا پاسکال، و دمای انتقال شیشه ای بسیار بالاتر از دمای اتاق (53 ℃)، که UGPU را به یک پلاستیک شیشه ای شفاف و سفت تبدیل می کند.

UGPU دارای توانایی خود ترمیم عالی است و می تواند تحت فشار خود ترمیم شیشه ای را درک کند. در همان زمان، محققان دریافتند که مقادیر بسیار کم آب اعمال شده به بخش UGPU به میزان قابل توجهی سرعت تعمیر را تسریع می کند. این یک رکورد تمام دوران برای مواد خود ترمیمی است. علاوه بر این، نمونه تعمیر شده می تواند در برابر تست خزش 10 مگاپاسکال مقاومت کند که برای برآورده کردن الزامات کاربردی تعمیر سریع و ادامه خدمات پس از آسیب به اجزای ساختاری کافی است.