共價交聯的彈性體表現出快回彈特性、尺寸穩定性和高機械性能,然而,共價交聯的不可逆性往往會造成了嚴重的環境污染和資源浪費。動態相互作用及其網絡結構為高分子材料的回收再利用與自修復提供了一定的策略。然而,基于動態相互作用的超分子網絡在大應變下容易斷裂,造成嚴重的分子鏈滑移和不可忽略的殘余應變。這些殘余應變無法恢復變成永久形變,或者需要很長時間才能恢復,這造成超分子彈性體往往表現出殘余應變高與回彈性差。考慮到大多數彈性體在長期工程應用中不可避免的往復應力,因此在超分子彈性體中實現與共價交聯彈性體類似的瞬時快回復特性具有重要意義。
近日,四川大學高分子科學與工程學院吳錦榮/兀琪團隊設計了由咪唑烷酰脲(IU)和芳香亞胺-二醇(Aro-ID)組成的π型鑷子結構來穩定聚氨酯彈性體中的動態硬相(SDHDs),開發了具有瞬時快回復特性、可自修復且可回收的超分子聚氨酯彈性體。其彈性回復行為與硫化天然橡膠相似。即使受到500%的變形,該彈性體在受力后釋放也能瞬時回復。循環拉伸測試結果表明,該彈性體的瞬時殘余應變僅為15%,與硫化天然橡膠(13%)相當,大大低于現有的自修復超分子彈性體。
該工作以“Healable and Recyclable Polyurethane with Natural-Rubber-like Resilience via π-Type Tweezer Structure Stabilizing Dynamical Hard Domains”為題發表在《Macromolecules》上。四川大學高分子科學與工程學院博士研究生熊慧為文章第一作者,吳錦榮教授和兀琪副研究員為論文共同通訊作者。
論文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.3c01770
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