形状记忆聚合物(Shape Memory Polymer)作为一类近年来快速发展的智能材料,能够实现在稳态与暂态间的形状转变。但是,主流的形状记忆聚合物只能实现对于暂态的编程行为,这大大限制了其应用的场合。如果能够对稳态进行编程,则意味着在没有熵变的情况下能够完成对初始状态的重塑,这将把材料的形状控制性提升至新的维度。在之前的研究中,热固性的聚氨酯材料由于其交联网络结构,兼具出色的机械性能、形状记忆效应与稳定性,但也不可避免地具有难降解的特点。
共价适应性网络(Covalent Adaptable Networks)为上述问题提供了解决办法,其作为热塑性与热固性材料的桥梁,通过动态的键交换反应,使得热固性材料具有一定的热塑性行为。但是,大部分的共价适应性网络很难兼具出色的力学性能与形状记忆效应,并且几乎所有共价适应性网络的塑性行为都是基于热刺激,这种直接引发很大程度上限制了材料的实际应用环境。因此,采用远程、无毒的可见或近红外光作为刺激源,可以精准地控制材料的形变行为,无疑是更佳的选择。同时,相比于传统的金属氧化物、碳材料等光热转化颗粒而言,MXene作为一种新型的二维材料,在表现出良好光热转化效应的同时,具有出色的透明度而非黑色。然而,关于MXene光热转化效应影响因素的研究大多只是停留在表面,亟待研究者们进一步探索。
图1 MXene/PU复合材料的制备以及MXene的相关表征。
针对上述问题,上海交通大学陈玉洁副研究员和加州大学洛杉矶分校贺曦敏副教授团队设计了一种MXene/PU的纳米复合材料。研究者通过熔融盐法对MAX进行刻蚀,制备了一系列具有不同金属元素插层以及不同层数的MXene,其中Co-d-MXene展现出了最佳的光热转化性能,在可见光或近红外光辐射下,均可达到240℃以上。经过实验与模拟分析,MXene的结构参数与光学参数均对其性能有关键的影响。
图2 MXene/PU复合材料的物理与热机械性能。
图3 MXene/PU复合材料的光响应行为。
图4 MXene/PU复合材料的可重构以及多重编程能力。
原为链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.2c02181
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