Nové pokroky v polyuretánových materiáloch pre ultrarýchle opravy

Jedným z prostriedkov na zmiernenie „bieleho znečistenia“ je vývoj polymérnych materiálov so samoliečebnou schopnosťou, aby sa poškodené materiály mohli účinne samoliečiť a regenerovať. Je však ťažké realizovať samoopravu sklovitých polymérov pri izbovej teplote kvôli vysokej hustote molekulárneho stohovania a zmrazenej sieti pohybu molekulárneho reťazca. Hoci v posledných rokoch došlo k prelomu v sklovitých samoliečiacich sa polymérnych materiáloch, nízke mechanické vlastnosti, zložité metódy opravy a dlhý čas opravy sťažujú ich praktické použitie. Preto je vývoj vysokovýkonných polymérnych materiálov schopných rýchlej opravy v sklovitom stave nepochybne veľkou výzvou.

Nedávno tím profesora Jinronga Wua na vysokej škole oznámil sklenený hyperrozvetvený polyuretán (UGPU), ktorý sa dá rýchlo opraviť pri izbovej teplote. V tejto práci výskumníci získali polyuretánové materiály s acyklickými heteroatómovými reťazcami a hyperrozvetvenými štruktúrami reakciou s metódou spojeného monoméru. Táto jedinečná molekulárna štruktúra spája vysokú molekulárnu pohyblivosť hyperrozvetvených polymérov s viacnásobnými vodíkovými väzbami polyuretánov a vytvára tak vysokohustotnú sieť vodíkových väzieb založenú na močovinových väzbách, uretánových väzbách a rozvetvených koncových hydroxylových skupinách.UGPU má pevnosť v ťahu až 70 MPa, skladovací modul 2,5 GPa a teplota skleného prechodu, ktorá je oveľa vyššia ako izbová teplota (53 ℃), vďaka čomu je UGPU tuhý priehľadný sklovitý plast.

UGPU má vynikajúcu schopnosť samoliečenia a pod tlakom dokáže realizovať sklenené samoliečenie. Vedci zároveň zistili, že extrémne malé množstvo vody aplikovanej na sekciu UGPU výrazne zrýchlilo rýchlosť opravy. Je to rekord všetkých čias pre samoliečebné materiály. Okrem toho môže opravená vzorka odolať testu tečenia 10 MPa, čo je dostatočné na splnenie aplikačných požiadaviek na rýchlu opravu a nepretržitú prevádzku po poškodení konštrukčných komponentov.