久久精品免费观看_欧美日韩精品电影_91看片一区_日日夜夜天天综合

 試想一下，如果有一種材料能像人類皮膚一樣，在受到外來傷害后能自動修復，完好如初，那么材料的使用壽命將大大延長。具有這種特性的材料就叫做自修復材料。在科研人員的不斷努力之下，已成功通過DA反應、二硫鍵交換、氫鍵、金屬-配體配位等賦予材料自修復性。但是，目前自修復材料還存在著一個難題，就是如何得到同時具有高修復效率和高強度的自修復材料。實現自修復性需要足夠的動態結構，而高強度的材料需要強的相互作用（如共價鍵），這像天平的兩端，難以同時兼得。

最近，南京理工大學的傅佳駿和姜煒副教授在《Advanced Functional Materials》上發表了題為“Transparent, Mechanically Strong, Extremely Tough, Self-Recoverable, Healable Supramolecular Elastomers Facilely Fabricated via Dynamic Hard Domains Design for Multifunctional Applications”的文章，向這個難題發起了挑戰。他們提出了“動態硬段微區”的新策略，制備了聚氨酯-脲超分子彈性體，該彈性體同時具備透明、高強度（能舉起7.5 kg）、高韌性（65.49 MJ m−3）和室溫自修復等特性。動態硬段微區由不同強度的多層級氫鍵組成，通過該微區的依次斷裂和快速重排來實現材料的高修復效率和高強度。

 

 

 

圖文導讀

該聚氨酯-脲彈性體由一步縮聚直接得到，作者通過該方法制備了三種具有不同硬段的彈性體PPGTD-IDA、PPGTD-HDA和PPGTD-PDA（圖1）。對比后發現，PPGTD-IDA的自修復性能最好，可以在室溫下放置48小時后完全修復。它的室溫自修復能力來源于動態硬段微區的快速重排。

作者將動態硬段微區的構成要素歸納如下：（1）非晶態和疏松結構構成了動態硬段微區的結構基礎；（2）較低的結合能和高運動能力是確保室溫下動態硬段微區活性的必要條件；（3）室溫下聚合物網絡的重排能力是動態硬段微區的重要特征，與修復效率緊密相關。除了自修復性之外，PPGTD-IDA還具有很好的透明性、高強度和韌性、變形自動回復等特點（圖2）。作者還詳細表征了PPGTD-IDA的機械性能（圖3）。PPGTD-IDA具有很高的韌性（65.49 MJ m−3）和斷裂能（42 650 J m−2，已報道的室溫自修復聚合物中的最高值）。這是由于在拉伸的過程中，動態硬段微區中較弱的氫鍵作為犧牲鍵先斷裂，消散了能量，提高了韌性。基于PPGTD-IDA的這些特性，它可以應用于吸能材料、防腐涂層甚至是柔性穿戴（圖4）。作者構筑了三文治結構的PPGTD-IDA/GaInSnPs導電膜，導電率為29.82 S cm−1，而且導電率在拉伸（400%）、彎曲和有缺口的情況下基本不變。

 

 

 

圖1 三種彈性體PPGTD-IDA、PPGTD-HDA和PPGTD-PDA的自修復性能對比

 

 

 

圖2 PPGTD-IDA的特性

 

 

 

圖3 PPGTD-IDA的機械性能

 

 

 

圖4 PPGTD-IDA為基礎材料的可拉伸和自修復導體

亮點小結

總之，該文章報道了以“動態硬段微區”策略制備的超韌室溫自修復聚氨酯彈性體。通過分子設計引入多層級氫鍵，構成動態硬段微區，從而同時實現高修復效率和高機械強度。該彈性體可望應用于吸能材料、防腐涂層和柔性穿戴。其中，本文構筑了可拉伸和自修復導體，雖然導電率較低，但是其導電率在拉伸、彎曲和有缺口的情況下基本不變，為下一代柔性穿戴器件的設計提供了思路。