80电影天堂网,少妇高潮一区二区三区99,jαpαnesehd熟女熟妇伦,无码人妻精品一区二区蜜桃网站

搜索：  
青科大王文嬪/李志波教授團(tuán)隊(duì) JMCA: 在自修復(fù)聚硅氧烷彈性體方面取得新進(jìn)展
2022-11-01  來源：高分子科技

  具有優(yōu)異機(jī)械性能和自修復(fù)性能的高分子彈性體在電子皮膚、柔性電極和傳感器等光電子器件領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。聚硅氧烷彈性體的自修復(fù)性和強(qiáng)度一直是一個(gè)矛盾體，往往自修復(fù)性能好的聚硅氧烷彈性體的強(qiáng)度較低，而強(qiáng)度高的彈性體的自修復(fù)性能較差，制備高強(qiáng)度、高效自修復(fù)性能的聚硅氧烷彈性體仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。


  青島科技大學(xué)李志波教授團(tuán)隊(duì)一致致力于高性能聚硅氧烷彈性體的研究工作（J. Mater. Chem. A 2020, 8, 5943-5951; Macromolecules 2022, 55, 2844-2853; Eur. Polym. J. 2022, 173, 111280; Polym. Chem. 2019, 10, 2126; Adv. Funct. Mater. 2021, 2101143; 高分子學(xué)報(bào), 2018, 12, 1482-1492）。最近，王文嬪/李志波教授團(tuán)隊(duì)在高強(qiáng)度自修復(fù)聚硅氧烷彈性體的制備方面取得新進(jìn)展。為了平衡聚硅氧烷彈性體的機(jī)械強(qiáng)度和自修復(fù)性能之間的矛盾，他們報(bào)道了一種新的策略，通過構(gòu)建包含競(jìng)爭(zhēng)金屬配位和氫鍵相互作用的雙物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)建聚硅氧烷彈性體，以實(shí)現(xiàn)彈性體的優(yōu)異韌性和體溫自修復(fù)性能。首先將含脲基的聚硅氧烷（PDMS-U）和含羧基的聚硅氧烷（PDMS-C）混合均勻，之后通過添加不同的金屬離子（Mn+）如Zn2+、Cu2+和Fe3+將競(jìng)爭(zhēng)金屬配位作用和可變氫鍵引入到聚硅氧烷網(wǎng)絡(luò)中，從而得到具有競(jìng)爭(zhēng)金屬配位作用和氫鍵作用的雙物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)聚硅氧烷彈性體PDMS-U/PDMS-C/Mn+。


  該彈性體的設(shè)計(jì)制備具有以下特點(diǎn)：（1）脲基/金屬離子和羧基/金屬離子的競(jìng)爭(zhēng)配位作用為互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)提供了有力的支撐，使其具有較高的機(jī)械強(qiáng)度。(2)由于聚合物網(wǎng)絡(luò)中存在的金屬配位鍵和氫鍵全部是可逆的物理相互作用，當(dāng)彈性體破裂時(shí)，彈性體可以通過可逆相互作用的重構(gòu)實(shí)現(xiàn)快速愈合并恢復(fù)應(yīng)變，這使得彈性體具有優(yōu)異的韌性和自愈合能力。（3）少量自由金屬離子存在聚硅氧烷網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)彈性體拉伸或斷裂時(shí)，可以確保配位反應(yīng)向右向進(jìn)行。（4）通過簡(jiǎn)單的調(diào)整PDMS-U與PDMS-C的比例，就可以實(shí)現(xiàn)互穿聚硅氧烷網(wǎng)絡(luò)中競(jìng)爭(zhēng)金屬配位作用和氫鍵的比例調(diào)節(jié)，從而優(yōu)化彈性體的機(jī)械強(qiáng)度和自修復(fù)性能。 


圖1.（a）PDMS-C的合成，（b）PDMS-U的合成，（c）PDMS-U/PDMS-C/Mn+的制備路徑


圖2. 不同金屬離子配位的聚硅氧烷彈性體的應(yīng)力應(yīng)變曲線


  作者通過與不同的金屬離子進(jìn)行配位，發(fā)現(xiàn)相較于三價(jià)Fe3+，與二價(jià)金屬離子Cu2+或Zn2+配位后得到的彈性體的性能更好。而Cu2+配位的聚硅氧烷彈性體的強(qiáng)度較高（4.4MPa），斷裂伸長率較低（588%）。相反，Zn2+配位的聚硅氧烷彈性體的斷裂伸長率較高（776%），強(qiáng)度略低（4.0MPa）。



圖3. 在37 oC下，PDMS-U/PDMS-C0.3/Zn2+彈性體修復(fù)不同時(shí)間后的應(yīng)力應(yīng)變曲線


  作者進(jìn)一步探究了材料的自修復(fù)性能，發(fā)現(xiàn)在體溫環(huán)境下，Zn2+配位的聚硅氧烷彈性體在37℃下放置8小時(shí)后，基本上可以實(shí)現(xiàn)完全自愈合，韌性可恢復(fù)到原來的98%。作者也探索了聚硅氧烷彈性體在柔性電極方面的應(yīng)用，在彈性體上涂覆導(dǎo)電材料制得柔性電極，電極自愈合后，原本被破壞的斷路可再次形成通路。并且也可以用來檢測(cè)手部或肘關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)時(shí)監(jiān)測(cè)到的波形穩(wěn)定，針對(duì)不同幅度的運(yùn)動(dòng)，波形變化的大小也有區(qū)別。該彈性體在可穿戴皮膚方面也有潛在的應(yīng)用價(jià)值。 


圖4. （a）導(dǎo)電回路中自愈電極愈合前后的照片，(b)采用PDMS-U/PDMS-C0.3/Zn2+薄膜作為柔性電極的支撐材料，用于監(jiān)測(cè)手指運(yùn)動(dòng)和肘部運(yùn)動(dòng)


  該項(xiàng)工作發(fā)表在Journal of Materials Chemistry A上，青島科技大學(xué)碩士研究生王煒杰為論文的第一作者，王文嬪副教授和李志波教授為論文的通訊作者。這項(xiàng)工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金和山東省自然科學(xué)基金的資助。


  論文鏈接：Tough and body-temperature self-healing polysiloxane elastomers through building a double physical crosslinking network via competing non-covalent interactions

  https://doi.org/10.1039/D2TA06593B

版權(quán)與免責(zé)聲明：中國聚合物網(wǎng)原創(chuàng)文章？锘蛎襟w如需轉(zhuǎn)載，請(qǐng)聯(lián)系郵箱：info@polymer.cn，并請(qǐng)注明出處。
（責(zé)任編輯：xu）
【大 中 小】【打印】【關(guān)閉】

誠邀關(guān)注高分子科技

更多>>最新資訊
更多>>科教新聞