论文部分内容阅读
具有可拉伸、自修复性能的弹性体且其机械性能可以在大范围内调节的材料在各个行业逐渐引起广泛关注。到目前为止,合成兼具高延展性、高机械性能及室温快速自修复能力的本征自修复弹性体仍然是一个巨大的挑战。在此,本文我们提出了一种新颖的共价键/超分子键杂化网络构建策略来解决上述问题,其中共价交联键能够赋予材料高模量及弹性,而超分子交联键因其超快的动力学交换能力,则可以赋予材料优异的超延展性能和室温快速自修复性能。以CSH-PPG-Zn-0.25聚脲杂化弹性体(n(Zn2+):n(咪唑)=1:4)为例,CSH-PPG-Zn-0.25能够被拉伸至原长的180倍不断裂;更为重要的是,其杨氏模量可达1.78±0.08 MPa,这是所报道的超延展弹性体材料中最高的。此外,CSH-PPG-Zn-0.25具有优异的自修复性能,室温下切断-修复的聚合物样条在3 h内能够完全恢复原有的机械性能。更重要的是,CSH-PPG-Zn-0.25还可以在-20℃进行修复,且修复过程不受表面老化和大气湿度的影响。通过控制Zn2+/咪唑配体的摩尔比(0.25,0.33,0.50,1.00)能够调节聚合物网络的交联密度以及聚合物内部的离子簇结构,从而制备出综合力学性能大范围可调的弹性体材料,包括杨氏模量(从1.71±0.08 MPa至5.56±0.22MPa),最大拉伸强度(从0.32±0.03 MPa至4.42±0.23 MPa),伸长率(从>18000%至630±27%)等。选取两种典型的弹性体(CSH-PPG-Zn-0.25和CSH-PPG-Zn-0.50)分别用于制备柔性自修复导体和自修复汽车涂层。由于CSH-PPG-Zn-0.25具有出色的抗老化和低温修复能力,切断的Ag-NWs/CSH-PPG-Zn-0.25导体可以在低于0℃的情况下修复其导电功能。此外,CSH-PPG-Zn-0.50具有优异的机械性能和室温自修复性能,能够满足汽车涂料的力学性能要求;破裂的CSH-PPG-Zn-0.50汽车涂层在大气环境下能够彻底修复表面裂纹并恢复原有的防腐功能。