高分子材料作為現(xiàn)代社會(huì)的重要支撐材料之一，在我們的日常生活中發(fā)揮著極為重要的作用。為了滿足大多數(shù)工程應(yīng)用的要求，高分子材料被設(shè)計(jì)和制造得盡可能堅(jiān)固。然而，在長期的使用過程中，高分子材料不可避免地會(huì)發(fā)生機(jī)械損傷，損傷往往從微裂紋開始，進(jìn)而發(fā)展成宏觀裂縫，最終導(dǎo)致聚合物發(fā)生毀滅性的破壞。因此，研究聚合物早期損傷的可視化檢測并實(shí)時(shí)追蹤其自修復(fù)過程和程度具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和工業(yè)意義，可以極大地延長高分子材料的使用壽命，提高其使用安全性。雖然目前已有兼具自預(yù)警和自修復(fù)雙功能的聚合物材料，但是能原位、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地可視化監(jiān)測聚合物損傷-自修復(fù)全過程的體系仍鮮有報(bào)道。
近日，唐本忠院士團(tuán)隊(duì)深圳大學(xué)AIE研究中心韓婷助理教授與香港科技大學(xué)楊晶磊教授合作，將具有分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移（TICT）效應(yīng)的聚集誘導(dǎo)發(fā)光分子（TICT-type AIEgen）與微膠囊技術(shù)結(jié)合，利用TICT-type AIEgen在受限作用增強(qiáng)或者環(huán)境極性降低時(shí)，發(fā)光顏色會(huì)藍(lán)移、發(fā)光強(qiáng)度會(huì)增加的特殊性質(zhì)（圖1a），開發(fā)了一種基于新型多功能微膠囊體系的智能高分子材料。該工作的設(shè)計(jì)原理如下：通過將含有TICT-type AIEgen的六亞甲基二異氰酸酯（HDI）微膠囊分散于聚合物涂層中，當(dāng)所得聚合物涂層發(fā)生機(jī)械損傷時(shí)，裂紋會(huì)破壞微膠囊使其芯材流出，由于HDI能夠自發(fā)地與水汽反應(yīng)生成聚脲（PU），新生成的PU聚合物會(huì)填充并修復(fù)損傷位置。同時(shí)，由于液態(tài)HDI發(fā)生反應(yīng)生成固態(tài)PU的過程中，TICT-type AIEgen的受限程度和微環(huán)境極性會(huì)發(fā)生改變，因此可以利用其發(fā)光顏色藍(lán)移和發(fā)光強(qiáng)度增強(qiáng)的雙信號(hào)指示，實(shí)現(xiàn)對聚合物涂層損傷-自修復(fù)全過程的原位、靈敏、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的可視化監(jiān)控（圖1b）。
圖1. 可視化監(jiān)測聚合物損傷-自修復(fù)全過程的設(shè)計(jì)原理
圖2. TPE-BMO/HDI溶液與水反應(yīng)過程的發(fā)光信號(hào)變化
圖5. 含有微膠囊的聚合物涂層的光屏蔽效應(yīng)及潛在應(yīng)用展示
原文鏈接：https://doi.org/10.1039/D2TA02918A
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