Nya framsteg inom polyuretanmaterial för ultrasnabb reparation

Utvecklingen av polymermaterial med självläkande förmåga, så att skadade material effektivt kan självläka och regenerera, är ett av sätten att lindra "vit förorening". Emellertid är det svårt att realisera rumstemperatur självreparation av glasartade polymerer på grund av den höga tätheten av molekylär stapling och det frusna nätverket av molekylär kedjerörelse. Även om genombrott har gjorts i de glasartade självläkande polymermaterialen under senare år, gör de låga mekaniska egenskaperna, komplexa reparationsmetoderna och långa reparationstiden det svårt att tillämpas praktiskt. Därför är utvecklingen av högpresterande polymermaterial som kan repareras snabbt i glasartat tillstånd utan tvekan en stor utmaning.

Nyligen rapporterade Prof. Jinrong Wus team vid College om en glasartad hyperförgrenad polyuretan (UGPU) som kan repareras snabbt vid rumstemperatur. I detta arbete erhöll forskarna polyuretanmaterial med acykliska heteroatomiska kedjor och hyperförgrenade strukturer genom att reagera med den kopplade monomermetoden. Denna unika molekylära struktur kombinerar den höga molekylära rörligheten hos hypergrenade polymerer med polyuretanernas multipla vätebindningar för att bilda ett vätebindningsnätverk med hög densitet baserat på ureabindningar, uretanbindningar och grenade terminala hydroxylgrupper.UGPU har en draghållfasthet på upp till 70 MPa, en lagringsmodul på 2,5 GPa och en glastemperatur som är mycket högre än rumstemperaturen (53 ℃), vilket gör UGPU till en styv transparent glasartad plast.

UGPU har utmärkt självläkande förmåga, och den kan realisera glasartad självläkning under tryck. Samtidigt fann forskarna att extremt små mängder vatten som applicerades på UGPU-sektionen avsevärt accelererade reparationshastigheten. Det är ett rekord genom tiderna för självläkande material. Dessutom kan det reparerade provet motstå ett kryptest på 10 MPa, vilket är tillräckligt för att uppfylla tillämpningskraven för snabb reparation och fortsatt service efter skador på strukturella komponenter.