基于Eu-IDA动态配位的响应性强韧弹性体与湿度刺激可控变形材料

来源 :宁波大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:beijiqie123
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着科技的进步和社会的发展,人们对于材料提出了更多更高的要求,尤其是在可穿戴柔性电子器件、软体驱动器、生物医用等尖端前沿领域,材料的革命与创新往往决定了这些领域的发展进度与应用前景。对于高分子材料而言,如何在满足材料本身力学性能的同时实现材料的智能化并创新性地开发材料的新型成型加工工艺,这两方面是亟需解决的难题。本文在聚合物网络中引入多重响应性动态配位交联,实现了对高分子材料力学性能的调控与智能化;利用动态配位的多响应性,实现了对高分子薄膜三维自成形方式的调控。本文第一部分采用丙烯酸、2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯等丙烯酸类单体聚合并接枝改性后混入金属离子形成双金属离子交联的互穿双网络结构强韧弹性体。基于研究两种金属离子在两重不同网络中所贡献的作用,发现可以通过调节金属离子在聚合物网络中的比例实现对材料宏观力学性能的调控,其韧性范围在5 J/cm~3到15 J/cm~3之间。此外,由于金属/配体动态配位的存在,实现了弹性体材料的室温下自修复,5天可达到90%的自修复效率,高温下的快速热修复,仅10分钟可达到96%的修复效率。通过荧光发射强度将力学性能、光学性能、自修复性能相关联,综合性地实现了高分子材料的增强增韧、自修复与响应性。本文第二部分以共价交联的聚乙烯醇网络以及金属-配体动态配位交联的丙烯酸与亚氨基二乙酸(IDA)改性甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚形成的非共价网络形成互穿双网络结构高分子薄膜,以Eu-IDA动态配位的多刺激响应性为基础,一方面,通过平面内Fe3+图案化方法构筑了薄膜平面内的结构性能非均匀性,实现了湿度诱导的高分子薄膜卷曲、螺旋、扭转等变形并考察了Fe3+浓度、环境湿度对变形程度及变形动力学的影响,实现了长卷曲变形的“开”/“闭”状态的可逆性;另一方面,通过厚度方向的水分扩散,构筑了厚度方向的结构性能梯度,并借助于激光共聚焦等研究,实现了非均匀性与薄膜表面屈曲变形的同步发生。此外,基于厚度梯度的Fe3+扩散方法,同样构筑了厚度方向的非均匀性,并设计制备了软体机器人——柔性抓手。该抓手能可逆抓取自身重量26倍以上的物体,且抓取速率可通过Fe3+浓度调控。综上,本文以金属/配体动态配位为核心,为高分子材料的高性能化、刺激响应性及智能成形提供了新的策略与思路,有望在新型智能材料领域有所应用。
其他文献
膜分离技术避免了传统精馏过程中的相变,能够有效降低溶剂分离过程的能耗,减少碳排放,同时提高分离效率。在化工和医药领域中,有机溶剂回收再利用至关重要。其中,高性能耐溶剂分离膜的研制能够有效促进溶剂回收效率、降低回收能耗。本论文简化了耐溶剂复合膜的制备过程,促进了耐溶剂复合膜的溶剂渗透-选择性。系统研究了支撑层膜的相转化、交联及其ZIF(Zeolitic-imidazolate framework)原
学位
锌电池由于具有很高的质量比容量和体积比容量(820 m Ah g-1和5855 Ah L-1)、较低的氧化还原电位(-0.762 V对标准氢电极(SHE)),是目前最理想的水系电池之一。其中,锌金属储量丰富、化学性质稳定、安全系数高、环境友好,受到的关注越来越多。在众多研究锌电池的报道中,提高电池实际容量和循环稳定性的最大阻碍是锌枝晶的生长,即锌金属在作为电池负极时容易形成“死锌”致使锌的不均匀沉
学位
普鲁士蓝(PB)及其类似物(PBAs)是一类具有开放框架结构的家族,因其独特的性能被认为是很有前途的电极材料,在天然气存储、电池、催化、能量分离、电荷转移、药物输送和传感器等领域均有应用。我们主要研究的是其作为活性材料的电化学能量存储和转换,例如用于超级电容器(SCs)、锂离子电池(LIBs),钠离子电池(NIBs),钾离子电池(KIBs)以及电化学催化剂。本论文着重于PBAs及其相关复合材料的合
学位
<正>正当我国教育系统深入学习新世纪第一次全国教育工作会议精神和贯彻实施《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》之际,为更好地交流我国基础教育改革和实践探索的经验,探讨创新人才培养模式,全面推进素质教育,由中国教育学会、河南省教育厅联合主办,河南省教育科学
期刊
金属材料在使用过程中容易遭受酸、碱、盐等腐蚀介质的侵蚀而发生腐蚀,造成巨大的损失。据统计,全国每年因腐蚀造成的损失占GDP的3%。碳点作为一种碳基零维材料,具有绿色环保、来源广泛、成本低廉、性能优异等特性,在工业酸洗、海洋防腐和生物抗菌方面受到了广泛的关注。本文通过柠檬酸/咪唑离子液体、柠檬酸/L-组氨酸为原料合成了两种功能性碳点缓蚀剂,并对其在1 M HCl和3.5%Na Cl溶液中的缓蚀行为及
学位
一线应急救援对应急卫星通信系统终端的要求是重量轻、体积小、功耗低、可靠性高,可以广泛部署到中小型指挥车上并且无需其他伴随保障车辆,在行驶过程中不间断进行应急通信保障工作。本文介绍了一种我国自主研发、基于龙伯透镜、新型雷达天线的收发组件和软件无线电技术开发的、相控阵体制的动中通卫星通信终端,为我国应急通信保障卫星通信能力朝着全疆域到达、全时段覆盖、全天候工作的目标发展提供了技术基础,为未来国家低轨通
期刊
咔唑及其衍生物是一类重要的含氮芳杂环化合物,具有许多独特的生物活性及性能,在光电材料、染料、医药、超分子识别等多个领域具有广泛应用。更为重要的是,在咔唑环上引入各种官能团后,能调节咔唑衍生物的功能和性质,从而进一步拓展了含咔唑骨架的分子在各个领域的应用,因此咔唑的官能团化成为了近些年来十分活跃的研究领域。而在上述领域中,咔唑的烷基化又因其合成难度较大、所合成的烷基化的咔唑分子具有许多独特的生物活性
学位
陶瓷材料作为一种结构材料,因其具有高强度、耐磨损、耐高温和抗腐蚀等优异性能,可应用于高温和某些苛刻环境中。传统的粉末烧结方法往往会引入缺陷,不能充分利用陶瓷部件的抗压性能和高强度性能,造成陶瓷部件脆性很大。先驱体转化法是近些年来发展起来的制备陶瓷基复合材料的新方法。该方法工艺简单,制备温度低,可通过先驱体分子设计制备出所需组成和结构的陶瓷基体。本论文主要针对SiOC陶瓷先驱体耐温性能不足的缺点,通
学位
龙伯透镜反射器通常用金属面反射电磁波,实现宽角度、宽频率的强回波。本文提出一种使用带阻频率选择表面(FSS)代替龙伯透镜金属反射面的设计,以使龙伯透镜反射器适应具有频率选择性需求的新应用。仿真结果表明,这一新型龙伯透镜反射器呈现出了预期的频率选择特性,并具有良好的角度和极化稳定性。
会议
随着人工智能的兴起,基于CMOS器件的传统冯·诺依曼架构已趋于物理瓶颈,计算机的“存储墙”问题日益凸显。基于忆阻器的存算一体技术是解决上述问题,进行数据高效处理的有效手段之一。然而由于忆阻器固有的微结构变化,使器件性能波动较大,这也成为其实际应用中的主要障碍。由此,本文制备了具有纯电子型电导调控机制的Au/ZnO/Pt全光控忆阻器。利用该器件执行存内计算,如实现16种布尔逻辑功能以及基于长程可塑性
学位