《先進(jìn)材料》報(bào)道我校諾貝爾獎(jiǎng)科學(xué)家聯(lián)合研究中心超分子彈性體材料研究新進(jìn)展
時(shí)間：2021-04-06 10:48:29學(xué)院：化學(xué)與分子工程學(xué)院學(xué)校：華東理工大學(xué)
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高性能彈性體因其在柔性電子、人工致動(dòng)器和刺激響應(yīng)材料等新興領(lǐng)域的應(yīng)用前景而受到廣泛關(guān)注。然而，在提高聚合物網(wǎng)絡(luò)的機(jī)械強(qiáng)度和拉伸性能方面總是存在權(quán)衡。比如用弱犧牲鍵取代部分強(qiáng)共價(jià)交聯(lián)可以提高拉伸性能，但同時(shí)也會(huì)降低機(jī)械強(qiáng)度。最近，由于機(jī)械鍵化學(xué)的興起，將機(jī)械互鎖分子作為滑環(huán)交聯(lián)劑引入聚合物網(wǎng)絡(luò)以提高聚合物性能的策略得到了關(guān)注。然而，現(xiàn)有的例子只提高了材料的拉伸性能，但在力學(xué)強(qiáng)度方面存在一定的局限性。
近期，我?；瘜W(xué)與分子工程學(xué)院曲大輝教授課題組創(chuàng)新性地提出了一種“分子拉鏈”的獨(dú)特概念，在超分子聚合物彈性體領(lǐng)域取得了新進(jìn)展，相關(guān)成果以“An Ultra-Strong and Highly Stretchable Polyurethane Elastomer Enabled by a Zipper-Like Ring-Sliding Effect”為題，發(fā)表在《Advanced Materials》上。（DOI：10.1002/adma.202000345）
在本工作中，研究者們創(chuàng)新性地將擬輪烷交聯(lián)劑引入具有豐富的氫鍵堆積域的聚氨酯網(wǎng)絡(luò)，得到兼具主客體相互作用和氫鍵作用的超分子聚合物網(wǎng)絡(luò)。利用極少量（0.5 mol%）的擬輪烷交聯(lián)劑就可以使聚氨酯的機(jī)械強(qiáng)度提高950%，伸長率提高650%，斷裂能提升4470%。進(jìn)一步通過傅里葉變換紅外光譜和X射線衍射等技術(shù)證明了機(jī)械作用下的氫鍵斷裂，由此證明這種機(jī)械增強(qiáng)是由于滑環(huán)效應(yīng)與氫鍵堆積網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同作用，使得氫鍵堆積域被分子拉鏈?zhǔn)降幕瑒?dòng)同步破壞的能量耗散機(jī)制得以實(shí)現(xiàn)。這項(xiàng)工作為高性能彈性體的構(gòu)建提供了新策略，同時(shí)推動(dòng)了人工分子機(jī)器在無溶劑型聚合網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)際應(yīng)用。
該工作由博士生施晨宇在曲大輝教授的指導(dǎo)下完成，并得到了田禾院士的悉心指導(dǎo)。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委重大項(xiàng)目、基礎(chǔ)科學(xué)中心、上海市重大科技專項(xiàng)等項(xiàng)目資金的支持，表征工作得到了華東理工大學(xué)分析測(cè)試中心的大力支持。
文章網(wǎng)址：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202000345
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