Noi progrese în materialele poliuretanice pentru reparații ultra-rapide

Dezvoltarea materialelor polimerice cu capacitate de auto-vindecare, astfel încât materialele deteriorate să se poată autovindeca și regenera în mod eficient, este unul dintre mijloacele de atenuare a „poluării albe”. Cu toate acestea, este dificil să se realizeze auto-repararea la temperatura camerei a polimerilor sticloși din cauza densității mari a stivuirii moleculare și a rețelei înghețate de mișcare a lanțului molecular. Deși în ultimii ani s-au făcut descoperiri în materialele polimerice sticloase cu auto-vindecare, proprietățile mecanice scăzute, metodele complexe de reparare și timpul lung de reparare fac dificilă aplicarea practic. Prin urmare, dezvoltarea materialelor polimerice de înaltă performanță capabile de reparații rapide în stare sticloasă este, fără îndoială, o provocare majoră.

Recent, echipa prof. Jinrong Wu de la Colegiu a raportat un poliuretan hiperramificat sticlos (UGPU) care poate fi reparat rapid la temperatura camerei. În această lucrare, cercetătorii au obținut materiale poliuretanice cu lanțuri heteroatomice aciclice și structuri hiperramificate prin reacția cu metoda monomerului cuplat. Această structură moleculară unică combină motilitatea moleculară mare a polimerilor hiperramificati cu legăturile multiple de hidrogen ale poliuretanilor pentru a forma o rețea de legături de hidrogen de înaltă densitate bazată pe legături uree, legături uretan și grupări hidroxil terminale ramificate. UGPU are o rezistență la tracțiune de până la tracțiune. 70 MPa, un modul de stocare de 2,5 GPa și o temperatură de tranziție sticloasă care este mult mai mare decât temperatura camerei (53 ℃), ceea ce face din UGPU un plastic sticlos transparent rigid.

UGPU are o capacitate excelentă de auto-vindecare și poate realiza auto-vindecare sticloasă sub presiune. În același timp, cercetătorii au descoperit că cantități extrem de mici de apă aplicate pe secțiunea UGPU au accelerat semnificativ rata de reparație. Este un record din toate timpurile pentru materialele de auto-vindecare. Mai mult, proba reparată poate rezista la un test de fluaj de 10 MPa, care este suficient pentru a îndeplini cerințele aplicației de reparație rapidă și service continuu după deteriorarea componentelor structurale.