今日Science:氢键共价交联获得高机械强度,稳定可修复聚合物


【前言】

应可持续发展社会的需求,发展可修复材料,扩大其应用的领域是一项十分重大的挑战。非晶、高分子量的聚合物可以形成高强度的机械材料,问题是,一旦破裂就难以进行修复。这是由于聚合物链十分混乱,从而在一定时间范围内,键移动的过于缓慢从而难以使破裂界面键混合。

【成果简介】

东京大学Takuzo Aida(通讯作者)等人最新于Science上发表“Mechanically robust, readily repairable polymers via tailored noncovalent cross-linking”的研究论文,报道了低分子量聚合物,通过高密度氢键的交联,尽管扩散动力学缓慢,但依然能实现高机械强度与稳定修复。材料关键之一在于使用了硫脲,可以无规则的形成“之”字形氢键阵列,从而不会诱导形成不需要的结晶。另一关键点在于包含了的结构元素可促进氢键对的交换,使断裂部分受压缩能重新稳定聚合。

【图文导读】

图一、聚(乙醚-硫脲)TUEG3及对照聚合物的分子结构和表征

图二、聚合物基体中硫脲和尿素单体各种间的氢键相互作用

图三、通过压缩聚合硫脲衍生物的自修复性能

图四、聚(乙醚-硫脲)和聚(烃基-硫脲)通过氢键对交换实现聚合物链滑动

文献链接:Mechanically robust, readily repairable polymers via tailored noncovalent cross-linking(Science,2018,DOI: 10.1126/science.aam7588)

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