Nye fremskritt innen polyuretanmaterialer for ultrarask reparasjon

Utviklingen av polymermaterialer med selvhelbredende evne, slik at skadede materialer effektivt kan selvhelbrede seg og regenerere, er et av virkemidlene for å lindre "hvit forurensning". Imidlertid er det vanskelig å realisere romtemperatur selvreparasjon av glassaktige polymerer på grunn av den høye tettheten av molekylær stabling og det frosne nettverket av molekylær kjedebevegelse. Selv om det har blitt gjort gjennombrudd i de glassaktige selvhelbredende polymermaterialene de siste årene, gjør de lave mekaniske egenskapene, komplekse reparasjonsmetoder og lang reparasjonstid det vanskelig å bli praktisk brukt. Derfor er utviklingen av høyytelses polymermaterialer som er i stand til rask reparasjon i glassaktig tilstand utvilsomt en stor utfordring.

Nylig rapporterte Prof. Jinrong Wus team ved College om en glassaktig hyperforgrenet polyuretan (UGPU) som kan repareres raskt ved romtemperatur. I dette arbeidet oppnådde forskerne polyuretanmaterialer med asykliske heteroatomiske kjeder og hyperforgrenede strukturer ved å reagere med den koblede monomermetoden. Denne unike molekylstrukturen kombinerer den høye molekylære motiliteten til hyperforgrenede polymerer med de multiple hydrogenbindingene til polyuretaner for å danne et hydrogenbindingsnettverk med høy tetthet basert på ureabindinger, uretanbindinger og forgrenede terminale hydroksylgrupper.UGPU har en strekkstyrke på opptil 70 MPa, en lagringsmodul på 2,5 GPa, og en glassovergangstemperatur som er mye høyere enn romtemperaturen (53 ℃), noe som gjør UGPU til en stiv gjennomsiktig glassaktig plast.

UGPU har utmerket selvhelbredende evne, og den kan realisere glassaktig selvhelbredelse under press. Samtidig fant forskerne at ekstremt små mengder vann påført UGPU-seksjonen betydelig akselererte reparasjonshastigheten. Det er en all-time rekord for selvhelbredende materialer. I tillegg kan den reparerte prøven motstå en kryptest på 10 MPa, som er tilstrekkelig til å oppfylle brukskravene til rask reparasjon og fortsatt service etter skade på strukturelle komponenter.