可调型自修复材料

自修复高分子材料可以对于创伤性机械作用(剪切、断裂或形变)产生响应,从而使自身形貌和性质得以恢复。基于这种材料,人们已经开创出了很多体系,例如可逆的Diels-Alder反应和空心棒状材料包覆法。这些体系有一个共同的问题——自修复需要很高的温度(100℃左右)。

与之相反,由可逆非共价键组成的超分子材料具有天然的自修复性能;但是,由于其机械强度很低,故而极大限制了它作为结构材料的应用前景。

如果有种材料由超分子和共价键两种键型构成,那么就可以趋向性的调节材料的性质,使其更趋于“自修复”或有更好的“机械强度”,从而操控这两种性质以便于材料应用于具体的领域。这种想法已经被澳大利亚CSIRO的Russel Varley及其合作者所实现,该研究发表在新一期的Journal of Applied Polymer Science上。

热塑性脲基酰胺弹性体(由多重氢键构成的超分子材料)已被证明具有自修复的功能,研究者将其与环氧树脂的反应,从而合成出具有双重功能的材料。如果材料中环氧树脂的比例较高,则其中的超分子单元将通过酰胺基形成共价键相互连接,使得材料具有更好的机械性能,但是其自修复性却较弱。总体来看,该材料即使是在高于室温时发生了玻璃态转变,也能实现高达62%的自修复作用。这可能是由于材料中极大的分子流动性促进了自修复作用。