Nouvelles avancées dans les matériaux polyuréthane pour une réparation ultra-rapide

Le développement de matériaux polymères dotés d'une capacité d'auto-guérison, permettant aux matériaux endommagés de s'auto-guérir et de se régénérer efficacement, est l'un des moyens de réduire la « pollution blanche ». Cependant, il est difficile de réaliser une auto-réparation à température ambiante des polymères vitreux en raison de la haute densité d’empilement moléculaire et du réseau gelé du mouvement des chaînes moléculaires. Bien que des percées aient été réalisées dans les matériaux polymères vitreux auto-réparateurs ces dernières années, les faibles propriétés mécaniques, les méthodes de réparation complexes et le long temps de réparation rendent leur application pratique difficile. Par conséquent, le développement de matériaux polymères hautes performances capables d’une réparation rapide à l’état vitreux constitue sans aucun doute un défi majeur.

Récemment, l'équipe du professeur Jinrong Wu du Collège a signalé un polyuréthane hyperramifié vitreux (UGPU) qui peut être réparé rapidement à température ambiante. Dans ce travail, les chercheurs ont obtenu des matériaux polyuréthanes dotés de chaînes hétéroatomiques acycliques et de structures hyperramifiées en réagissant avec la méthode des monomères couplés. Cette structure moléculaire unique combine la motilité moléculaire élevée des polymères hyperramifiés avec les multiples liaisons hydrogène des polyuréthanes pour former un réseau de liaisons hydrogène haute densité basé sur des liaisons urée, des liaisons uréthane et des groupes hydroxyles terminaux ramifiés. L'UGPU a une résistance à la traction allant jusqu'à 70 MPa, un module de stockage de 2,5 GPa et une température de transition vitreuse bien supérieure à la température ambiante (53 ℃), ce qui fait de l'UGPU un plastique vitreux transparent rigide.

L'UGPU a une excellente capacité d'auto-guérison et peut réaliser une auto-guérison vitreuse sous pression. Dans le même temps, les chercheurs ont constaté que des quantités extrêmement faibles d’eau appliquées sur la section UGPU accéléraient considérablement le taux de réparation. C'est un record absolu pour les matériaux auto-réparateurs. De plus, l'échantillon réparé peut résister à un test de fluage de 10 MPa, ce qui est suffisant pour répondre aux exigences de l'application en matière de réparation rapide et de service continu après des dommages aux composants structurels.