新型自修复材料制备成功

2019-10-31 17:33 来源:未知

必威体育官网 1必威体育官网,上图:a-d和e-h分别记录了两种不同超分子凝胶的自修复过程浙江大学玉泉校区第八教学楼的一间实验室,一项有趣的实验正在进行:试管里“果冻”状的物质被划开一道口子,没过几分钟,这道口子神奇地完成了“自我修复”,完好如初了——浙大化学系黄飞鹤的超分子化学课题组最新研制成功具有自修复功能的超分子凝胶,形变大、恢复时间短,展现了优越的材料应用前景,相关研究论文发表在《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)杂志上。凝胶是一种特殊的分散体系,在这个体系中,胶体粒子或高分子互相连接,形成空间网状结构,结构空隙中充满了作为分散介质的液体或气体。超分子凝胶,则是胶体粒子通过非共价作用形成缠结,然后包裹溶剂分子,形成了凝胶。这种“果冻”状的物质,就是黄飞鹤课题组在制备了两种基于主客体作用的超分子凝胶,制备过程简单,其自修复性能极其优异,甚至能在10000%的形变下进行快速自修复。论文第一作者张明明博士介绍,该研究采用了两种不同小分子交联剂,交联侧链含有双苯并-24-冠-8的共聚物,得到了两种不同的超分子凝胶。这种超分子凝胶内部形成了一种特殊的“轴-环”穿入的结构,当收到外部刺激,轴和环穿入的构型会收到破坏,但是由于其组装的稳定性,经过一段时间,它们会自己再形成穿入的构型。实验显示,这些超分子凝胶在被“拉长”100倍的情况下,可以在60秒内完全恢复高分子弹性和粘性性质,三四分钟实现形态的完整修复。正因为这种能够“自修复”和“可降解”的神奇特性,这种超分子凝胶有广阔的应用前景,张明明举例说,它们可以应用于作为智能材料应用于被划后可以自修复的汽车涂层,以及一些航空航天材料仿生材料的骨架等。据了解,制备具有“自修复”性能的材料是21世纪材料科学领域的一项热门课题。2001年,美国伊利诺伊大学香槟分校(UIUC)的White等研究人员制备了可以自修复的“微胶囊”,但只能修复一次;2002年,美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)的Wudl等研究人员制备成功了一种可以在120℃的温度下实现多次自修复的聚合物膜;2008年,法国的巴黎高等工业物理化学学院的Leibler等实现了一种能在室温下自我修复的“绳子”,但其修复时间需要五六个小时;2010年,日本东京大学的Aida等制备了一种机械强度和自修复性质都较为理想的“水凝胶”,其缺点是制备过程较为复杂;2012年美国凯斯西储大学的Rowan发明了一种光响应的自修复材料,能够在紫外光下实现自修复并且可以实现局部修复。(周炜)

本报讯(通讯员周炜)近日,由浙江大学化学系教授黄飞鹤领导的超分子化学课题组成功研制出一种具有自修复功能的超分子凝胶。该超分子凝胶具有形变大、恢复时间短的特性,展现了优越的材料应用前景。相关研究论文发表在《德国应用化学》杂志上。凝胶是一种特殊的分散体系,在这个体系中,胶体粒子或高分子互相连接,形成空间网状结构,在结构空隙中则充满了作为分散介质的液体或气体。超分子凝胶,则是胶体粒子通过非共价作用形成缠结,然后包裹溶剂分子形成的凝胶。黄飞鹤课题组首次制备了基于主客体作用的两种不同的超分子凝胶,且制备过程简单,其自修复性能极其优异,甚至能在10000%的形变下进行快速自修复。对于该超分子凝胶的制备方法,论文第一作者、博士生张明明介绍说,研究采用了两种不同的小分子交联剂,交联侧链含有双苯并—24—冠—8的共聚物,得到了两种不同的超分子凝胶。这种超分子凝胶内部形成了一种特殊的“轴—环”穿入结构,当受到外部刺激,轴和环穿入的构型会受到破坏,但是由于其组装的稳定性,经过一段时间,它们会自己再形成穿入构型。实验显示,这些超分子凝胶在被“拉长”100倍的情况下,可以于60秒内完全恢复高分子弹性和黏性性质,三四分钟实现形态的完整修复。业内专家表示,正因为这种能够“自修复”的神奇特性,使得该超分子凝胶具有广阔的应用前景,如作为可自修复的智能材料,应用于汽车涂层,以及一些航空航天材料、仿生材料的骨架等领域。(2012-06-07)

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