Nov napredek pri poliuretanskih materialih za izjemno hitro popravilo

Razvoj polimernih materialov s sposobnostjo samozdravljenja, tako da se poškodovani materiali lahko učinkovito samozdravijo in regenerirajo, je eden od načinov za ublažitev "belega onesnaženja". Vendar pa je težko uresničiti samopopravilo steklastih polimerov pri sobni temperaturi zaradi visoke gostote zlaganja molekul in zamrznjene mreže gibanja molekularne verige. Čeprav so bili v zadnjih letih narejeni preboji na področju steklenih samozdravljivih polimernih materialov, nizke mehanske lastnosti, zapletene metode popravil in dolgi časi popravil otežujejo praktično uporabo. Zato je razvoj visokozmogljivih polimernih materialov, ki se lahko hitro popravijo v steklenem stanju, nedvomno velik izziv.

Pred kratkim je ekipa prof. Jinronga Wuja na fakulteti poročala o steklastem hiperrazvejanem poliuretanu (UGPU), ki ga je mogoče hitro popraviti pri sobni temperaturi. V tem delu so raziskovalci z reakcijo z metodo sklopljenih monomerov pridobili poliuretanske materiale z acikličnimi heteroatomskimi verigami in hiperrazvejanimi strukturami. Ta edinstvena molekularna struktura združuje visoko molekularno gibljivost hiperrazvejanih polimerov z večkratnimi vodikovimi vezmi poliuretanov, da tvori mrežo vodikovih vezi z visoko gostoto, ki temelji na sečninskih vezeh, uretanskih vezeh in razvejanih končnih hidroksilnih skupinah. UGPU ima natezno trdnost do 70 MPa, modul shranjevanja 2,5 GPa in temperatura posteklenitve, ki je veliko višja od sobne temperature (53 ℃), zaradi česar je UGPU trda prozorna steklena plastika.

UGPU ima odlično sposobnost samozdravljenja in lahko uresniči stekleno samozdravljenje pod pritiskom. Istočasno so raziskovalci ugotovili, da so izredno majhne količine vode, ki se nanesejo na odsek UGPU, znatno pospešile stopnjo popravila. To je rekord vseh časov za materiale za samozdravljenje. Poleg tega lahko popravljeni vzorec prenese preskus lezenja 10 MPa, kar zadostuje za izpolnjevanje zahtev uporabe za hitro popravilo in neprekinjeno delovanje po poškodbi strukturnih komponent.