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Angew. Chem. :超快速损伤修复的超支化玻璃态塑料2024-09-12
塑料的广泛使用导致了“白色污染”问题不断加剧,并引发诸多安全隐患。解决这些问题的方法之一,是开发具有自我修复能力的塑料材料,从而使受损的塑料构件能够有效地自我维护或被再利用。

然而,塑料由于其较高的分子堆积密度和流动性有限的冻结网络,很难在硬质的玻璃态下实现修复。尽管可修复的玻璃态塑料已经取得了研究性突破,但被牺牲的力学性能、复杂的修复方法和冗长的修复时间,使得可修复塑料与它们的实际应用相去甚远。

近日,四川大学吴锦荣教授团队通过偶合单体法设计得到了一种具有无环杂原子链和超支化结构的聚氨酯塑料(UGPU),这种独特的分子结构将超支化聚合物的高动力学特性与聚氨酯的多重氢键相结合,构成了可室温修复的高密度氢键网络。

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UGPU塑料是一种高强(拉伸强度高达70 MPa)、刚性(储能模量2.5 GPa)、且透明的玻璃态塑料。超支化UGPU的支化链端、末端链段和其上的氢键单元,具有很高的运动性。同时,微量的水汽作用于UGPU的断面,即可以通过构建活化层和促进断面间氢键重组,显著加速其修复速度,使UGPU在一分钟内恢复了26.4 MPa的抗拉强度和超过80%的杨氏模量。UGPU的修复稳定且坚固,可以承受多次反复的原位修复和10 MPa的蠕变测试,足以满足塑料构件受损后原位快速修复并继续服役的应用需求。

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UGPU塑料作为一种高性能、可靠、符合可持续发展的新型材料,展现出在先进光学和结构件领域的应用潜力。

文信息

Ultra-Fast-Healing Glassy Hyperbranched Plastics Capable of Restoring 26.4 MPa Tensile Strength within One Minute at Room Temperature

Weihang Li, Haitao Wu, Yue Huang, Yihang Yao, Yujia Hou, Qiancheng Teng, Minjie Cai, Jinrong Wu

文章第一作者为四川大学硕士研究生李维航(现为复旦大学博士生),通讯作者为吴锦荣教授。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202408250

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