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  廣東工業(yè)大學(xué)劉曉暄教授高分子光化學(xué)團(tuán)隊(duì)近日在期刊《Journal of Materials Chemistry C》上發(fā)表了題為“A Healable Waterborne Polyurethane Synergistically Cross-Linked by Hydrogen Bonds and Covalent Bonds for Composite Conductor”的期刊論文。論文的第一作者為廣東工業(yè)大學(xué)博士生楊妍，通訊作者為劉曉暄教授。

Fig. 1 自修復(fù)樹脂的分子設(shè)計(jì)及乳液圖片

  在現(xiàn)今研究中，具有高機(jī)械強(qiáng)度和出色自我修復(fù)能力的彈性體材料可用作電子皮膚，軟機(jī)器人和電氣設(shè)備中的基材。然而，同時(shí)增強(qiáng)彈性體的機(jī)械和自愈特性仍然是巨大的挑戰(zhàn)，因?yàn)榫酆衔锊牧系淖杂芰νǔＪ瞧錂C(jī)械強(qiáng)度的對(duì)抗劑。在這里，研究人員使用雙網(wǎng)（DN）結(jié)構(gòu)系統(tǒng)開發(fā)了一種新型的可修復(fù)水性聚氨酯彈性體。在DN體系中，通過(guò)可光固化的雙鍵獲得了松散的化學(xué)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，起著穩(wěn)固的分子骨架的作用并保持了聚合物的彈性。同時(shí)，由脲基嘧啶酮（UPy）單元的四重氫鍵產(chǎn)生的物理交聯(lián)，不僅能夠在斷裂后實(shí)現(xiàn)快速的重整，而且能夠?qū)?yīng)變能作為弱的動(dòng)態(tài)鍵消散，從而賦予彈性體以優(yōu)異的自修復(fù)性能力和高拉伸性。通過(guò)合理的分子設(shè)計(jì)，合成的彈性體顯示出優(yōu)異的性能，包括高拉伸應(yīng)力，高拉伸性，出色的回彈性和自修復(fù)能力。

  通過(guò)光學(xué)顯微鏡探究了帶有劃痕的固化膜在各種時(shí)間和溫度下的自修復(fù)行為。研究結(jié)果表明，隨著溫度的升高，自愈效率提高。在80°C下加熱24 h后，劃痕明顯消失，但仍有痕跡。而在短時(shí)間內(nèi)升高溫度后，劃痕可以完全被治愈。這是因?yàn)榧訜釙r(shí)由UPy和其他氫鍵基團(tuán)形成的物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的解離加速。此時(shí)，分子片段移動(dòng)得更快。因此可通過(guò)分子鏈的擴(kuò)散和重排來(lái)修復(fù)裂縫，并且在冷卻后在受損區(qū)域中形成新的物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。此外，修復(fù)后的拉伸性能如圖所示，其顯示了與光學(xué)顯微鏡相似的結(jié)果，即材料的修復(fù)行為與修復(fù)時(shí)施加的溫度或時(shí)間成正比關(guān)系。

Fig. 2 材料修復(fù)性能的表征

  以該樹脂為基材，通過(guò)復(fù)合導(dǎo)電填料制備得到具有出色的導(dǎo)電性能和獨(dú)特的機(jī)械性能。該復(fù)合導(dǎo)體具有許多非常理想的參數(shù)，包括高柔韌性，出色的自修復(fù)性和強(qiáng)界面粘合性。此外，通過(guò)成功檢測(cè)手指或肘部彎曲的生物信號(hào)，表明復(fù)合導(dǎo)體可用作人體皮膚上的柔性傳感器，這也說(shuō)明本文制備得到的復(fù)合導(dǎo)體在制造下一代可穿戴和植入式電子產(chǎn)品方面具有潛在的發(fā)展前景。

Fig. 3 復(fù)合導(dǎo)體用于人體檢測(cè)的表征

  論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/tc/d0tc00551g#!divAbstract

  作者所在課題組的主研方向?yàn)楦叻肿庸饣瘜W(xué)，包括巰基-烯光點(diǎn)擊化學(xué)、3D打印彈性體、3D打印自修復(fù)材料和多功能光引發(fā)劑，相關(guān)成果發(fā)表在《Progress in Polymer Science》、《Journal of Materials Chemistry C》、《Chemical Engineering Journal》、《Polymer Chemistry》、《Langmuir》、《Journal of Photochemistry & Photobiology A: Chemistry》、《ChemPhotoChem》（Angewandte Chemie International Edition, Chemistry - ChemPhotoChem）和《Progress in Organic Coatings》等該領(lǐng)域國(guó)際主流TOP期刊上。

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