【摘 要】
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自修复材料能够修复材料内部的损伤,从而延长材料的使用寿命,提高材料的安全性。本征型自修复材料是通过材料内部可逆作用力(如可逆共价键或超分子作用力)的打开与重建实现材料在同一位置的多次修复。但是由于材料的修复性能与力学性能是相互矛盾的,本征型自修复材料,尤其是室温修复的本征型材料的力学性能通常较差。此外,本征型自修复材料复杂以及多步的制备过程使其不能大规模制备。因此利用简单的方法大批量地制备出同时具
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自修复材料能够修复材料内部的损伤,从而延长材料的使用寿命,提高材料的安全性。本征型自修复材料是通过材料内部可逆作用力(如可逆共价键或超分子作用力)的打开与重建实现材料在同一位置的多次修复。但是由于材料的修复性能与力学性能是相互矛盾的,本征型自修复材料,尤其是室温修复的本征型材料的力学性能通常较差。此外,本征型自修复材料复杂以及多步的制备过程使其不能大规模制备。因此利用简单的方法大批量地制备出同时具有高强度、高韧性且能在室温下实现自修复的材料仍然是一个挑战。本论文基于此问题,采用多元复合的方法制备出了高强度,高韧性且能够室温自修复的聚合物复合材料。1、我们利用多重可逆的弱相互作用力的协同作用,通过简单的多元复合的方法制备出高强度、高拉伸性、高韧性且室温自修复的三元聚合物复合材料。聚丙烯酸(PAA)与支化聚乙烯亚胺(bPEI)之间强的静电作用提高材料的强度和模量,PAA与聚环氧乙烷(PEO)之间弱的氢键作用促进聚合物链的伸展与滑移赋予材料较高的拉伸性。静电与氢键的协同作用赋予材料高的强度(27.4 MPa)和韧性(110 MJ/m3)。并且由于非共价键的动态可逆性以及聚合物链在室温条件下良好的运动性,材料即使在室温的条件下也能实现高效的修复(修复效率97%)。2、我们通过一步复合法将PAA-Fe3+混合溶液与PEO-K4Fe(CN)6混合溶液在pH为2的条件下复合,得到了普鲁士蓝纳米粒子增强的聚合物复合材料,该纳米材料具有优异的力学性能以及高效的修复性能。在PAA与PEO溶液混合的同时原位生成了普鲁士蓝纳米粒子,由于Fe3+与聚丙烯酸(PAA)羧基的配位作用,使得纳米粒子均匀的分散在PAA-PEO复合材料中。PAA/PEO/PB复合材料具有高的强度(24.9 MPa),韧性(117.7 MJ/m3),拉伸性(910%)。PAA与PEO之间的氢键通过可逆的打开与重建赋予材料自修复性能,材料即使在室温条件下也具有高效的修复能力,修复效率高达98%。
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