共价交联的弹性体表现出快回弹特性、尺寸稳定性和高机械性能,然而,共价交联的不可逆性往往会造成了严重的环境污染和资源浪费。动态相互作用及其网络结构为高分子材料的回收再利用与自修复提供了一定的策略。然而,基于动态相互作用的超分子网络在大应变下容易断裂,造成严重的分子链滑移和不可忽略的残余应变。这些残余应变无法恢复变成永久形变,或者需要很长时间才能恢复,这造成超分子弹性体往往表现出残余应变高与回弹性差。考虑到大多数弹性体在长期工程应用中不可避免的往复应力,因此在超分子弹性体中实现与共价交联弹性体类似的瞬时快回复特性具有重要意义。
近日,四川大学高分子科学与工程学院吴锦荣/兀琪团队设计了由咪唑烷酰脲(IU)和芳香亚胺-二醇(Aro-ID)组成的π型镊子结构来稳定聚氨酯弹性体中的动态硬相(SDHDs),开发了具有瞬时快回复特性、可自修复且可回收的超分子聚氨酯弹性体。其弹性回复行为与硫化天然橡胶相似。即使受到500%的变形,该弹性体在受力后释放也能瞬时回复。循环拉伸测试结果表明,该弹性体的瞬时残余应变仅为15%,与硫化天然橡胶(13%)相当,大大低于现有的自修复超分子弹性体。
该工作以“Healable and Recyclable Polyurethane with Natural-Rubber-like Resilience via π-Type Tweezer Structure Stabilizing Dynamical Hard Domains”为题发表在《Macromolecules》上。四川大学高分子科学与工程学院博士研究生熊慧为文章第一作者,吴锦荣教授和兀琪副研究员为论文共同通讯作者。
论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.3c01770
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