光触发自修复聚合物研究进展

近几年,由于光触发自修复聚合物具有可控快速等优势,其在自修复聚合物领域中占据了重要的地位。光触发自修复聚合物实现自修复的方法主要分为3类,分别是基于光交联反应的自修复、基于光触发交换反应的自修复和基于光热效应的自修复。本文主要从光触发自修复聚合物的修复机制以及修复过程中涉及的化学本质两个方面,重点阐述了上述3类光触发自修复方法的最新研究进展,强调3种光触发自修复之间的联系和共同点。同时,对光触发自修复聚合物未来的发展前景进行了展望。     

屏蔽EMI的金属及炭素填充的高分子复合材料

屏蔽EMI材料是现代电子、电器工业不可缺少的材料之一,尤其是屏蔽EMI高分子材料已经成为绝大多数信息技术设备的壳体材料,它们在现代电子工业中有着举足轻重的地位.本文对屏蔽EMI的方法及高分子复合材料的特性和发展概况等作简要介绍.     

基于Diels-Alder反应的自修复聚合物材料

Diels-Alder(DA)反应是一类二烯和亲二烯体进行的[4+2]环加成反应。基于DA反应及其逆过程的自修复聚合物材料近年来在形状记忆材料、可修复涂层、药物输送以及电子封装等领域取得广泛应用。DA反应制备自修复聚合物时通常使用含呋喃基团的化合物或低聚体作为二烯,马来酰亚胺化合物作为亲二烯体。其它的二烯-亲二烯体系如蒽-马来酰亚胺和环戊二烯-双环戊二烯等也被报道用来做自修复材料。本文根据二烯和亲二烯体的不同结构,综述了基于DA反应的自修复聚合物材料研究进展及应用,并探讨了其潜在发展方向。     

亲水性有机硅杂化防雾涂料的制备及性能

采用Sol-Gel技术制备了二乙醇胺/有机硅杂化涂料, 并用FTIR、UV-Vis、AFM、TGA及接触角等测试技术对涂料及其涂层进行了分析表征. 结果表明, 该杂化涂料具有良好的成膜性. 由于膜层中存在大量的亲水性羟基基团, 使膜层具有良好的亲水性能和防雾效果. 固化后的聚合物膜层中无机相形成了三维交联网络, 赋予了膜层优异的耐磨性和热稳定性.     

基于金属配位键的自修复、可重塑聚丁二烯橡胶的合成及性能

橡胶材料通常因经过硫化及补强等工艺处理而呈现出热固性,因而难以被回收处理,容易造成严重的资源浪费和环境污染.本文通过在聚丁二烯上修饰羧酸基团,再加入锌离子(Zn2+)与羧酸配位,制备了基于金属配位键交联的自修复橡胶(PB-COOH/Zn2+).该橡胶具有良好的机械性能和优秀的自修复及重塑性能,在70℃下修复3 h,其韧性可以恢复到初始强度,修复效率可达100%. PB-COOH/Zn2+较高的聚合物链段运动能力及配位键交联网络良好的动态性不仅赋予其优异的修复性能,还使得其在较温和的条件下可以进行多次重塑,在70℃及5 MPa的条件下重塑3次仍能保持原有的机械性能.此外,通过在PB-COOH/Zn2+中掺杂适量的碳纳米管,不仅增强了其机械性能,还使其具备了电致修复及传感能力,扩宽了PB-COOH/Zn2+作为环境友好型材料的应用前景.     

大片单层低缺陷MXene的制备及其膜材料的电磁屏蔽性能

采用原位生成氢氟酸法刻蚀Ti₃AlC₂制备了单片层二维过渡金属碳化物(MXene), 用扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)及原子力显微镜(AFM)等表征了MXene的微观形貌. 结果表明, 所制备的MXene材料具有大片、 单层及低缺陷等特点. 通过抽滤MXene分散液制备的MXene膜材料具有导电性高(3280 S/cm)及韧性优异等特点. MXene膜的屏蔽性能测试结果表明, 8 μm厚的MXene膜屏蔽效能为60.6 dB, SSE/t值则高达19531.1 dB·cm ²·g ^-1. 推测MXene膜的屏蔽机理是一种以吸收为主的电磁干扰屏蔽机制.     

自修复聚乙烯醇/细菌纤维素水凝胶电解质制备及应用

以聚乙烯醇(PVA)、细菌纤维素(BC)和硫酸为原料,采用物理交联的冻融循环法制备了聚乙烯醇/细菌纤维素复合水凝胶电解质;经过冻融循环后,聚乙烯醇和细菌纤维素形成了大量的分子间氢键,赋予复合水凝胶良好的自修复性能和力学性能.探讨了纤维素含量对水凝胶电解质力学性能和离子电导率的影响,结果表明,BC含量为0.6％时复合水凝...     

纳米氧化镁的制备及其紫外屏蔽性能

纳米氧化镁的制备及其紫外屏蔽性能;苹果酸;纳米氧化镁;紫外屏蔽;溶胶 凝胶法     

海藻酸钠-锌自修复水凝胶的制备及其对亚甲基蓝的吸附性能

废水处理中迫切需要制备多重刺激响应和具有自修复性能的吸附剂。基于此,本文选择海藻酸钠（ALG）和锌离子（Zn2+）为原料,通过一步法快速（仅2s）制备了超分子水凝胶。所制备的水凝胶显示出多重刺激（pH,金属盐等）响应性和自修复性能,这对吸附有机污染物至关重要。选择亚甲基蓝（MB）为模型染料研究了水凝胶的吸附性能。水凝胶对MB的最大吸附量为5.3 mg/g,对低浓度污染物具有良好的吸附能力（去除率超过80％）。吸附动力学均符合准二级动力学方程,Freundlich模型能很好地拟合等温吸附过程,表明ALG-Zn水凝胶对MB的吸附以多层吸附为主。制备出的ALG-Zn水凝胶适合作为吸附剂应用于废水处理。     

兼具导热和自修复功能的聚合物复合材料

针对聚合物复合材料存在的结构受损导致导热和力学强度降低的问题,提出利用导热填料增强自修复聚合物,实现导热性能和力学强度的快速修复.通过对双(3-氨丙基)封端的聚二甲基硅氧烷(H2N-PDMS-NH2)进行端基改性,得到脲基嘧啶酮(UPy)双封端的聚二甲基硅氧烷(UPy-PDMS-UPy),于60°C下20 h后拉伸强度修复效率可达86.6%.进一步填充羟基化氮化硼(mBN)制备兼具自修复功能的导热复合材料,研究发现mBN的填充导致复合材料强度提高但韧性降低,对导热性能和自修复功能分别起积极和不利影响.当mBN含量为30 wt%时,热导率高达2.579 W·m-1·K-1,于60°C下40 h后拉伸强度修复效率达82.0%.红外热像仪显示,损伤处接触10 h后,m BN-30/UPy-PDMS-UPy上表面温度接近初始温度,展现出导热通路的修复特征,实现导热与自修复功能的兼备.     

基于动态共价键的自愈性水凝胶及其在医学领域的应用

自愈性水凝胶作为一种新型仿生智能材料受到了科研人员的广泛关注.近年来,人们利用动态共价键、超分子作用,发展了一系列自愈性水凝胶,并将其应用于药物控释、细胞三维培养、组织工程等生物医用领域.本文总结和评述了基于动态共价键的自愈性水凝胶及这些水凝胶作为药物载体的相关研究,并展望了基于动态化学的自愈性水凝胶的未来发展.     

Self-healing Ionic Liquid-based Electronics and Beyond

Owing to the advantages of non-volatility, outstanding fluidity and easy recyclability, ionic liquid-based electronics, such as thermometer, strain sensors and thermoelectric converters, have been growing as attractive alternatives to traditionally solid electronics. The fluidic character endows the ionic liquid-based circuit with self-healing ability, satisfying the needs of longer lifetime and less waste generation for electronics, while at the same time brings the risk of leakage. Avoiding th...     

自修复超疏水涂层材料研究进展

超疏水涂层材料具有自清洁、减阻、防雾、防黏附等特点,被广泛应用于防腐涂层、管道运输、油水分离等领域。但超疏水涂层材料在使用过程中由于物理磨损和化学腐蚀等原因易使其丧失超疏水性能,限制了其在工业中的实际应用,因此自修复超疏水涂层材料应运而生,且成为近年来的研究热点。本文综述了自修复超疏水涂层材料的最新研究进展,总结并对比了外援型自修复超疏水涂层材料和本征型自修复超疏水涂层材料的优缺点,同时对该领域的未来发展前景进行了简要展望。     

静电纺丝制备自修复功能纤维及其自愈合性能表征

应用静电纺丝技术,以聚苯乙烯和愈合剂的共混溶液为纺丝液,制备了含有愈合剂的功能纤维,并以其制备了具有自修复性能的纤维/树脂复合材料.通过扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、荧光显微镜等对纤维的形貌和结构进行了表征,探讨了纺丝溶液的组成对纤维形貌和结构的影响.纤维中愈合剂的含量随纺丝液中愈合剂浓度的增加而增大,但可纺性随之变差.通过SEM观察了所制备的复合材料表面预制裂纹的修复,在一定温度下裂纹处纤维中的愈合剂(分别为环氧和其固化剂)释放并进一步反应,经过愈合复合材料的拉伸强度提高了2.81 MPa,力学性能明显改善.     

自愈性聚合物水凝胶的最新研究进展

主要阐述自愈性聚合物水凝胶的最新研究进展,针对自愈性聚合物水凝胶的愈合机理、不同类型聚合物对水凝胶的自愈性贡献、水凝胶的愈合程度及其验证方法等方面进行了分析和对比。总体而言,无论是在自愈性聚合物的分子设计,还是在其水凝胶的愈合机理研究方面,都取得了重要进展。然而,聚合物水凝胶的自愈合能力还有待进一步提高。新型聚合物设计、水凝胶制备方法的改进和自愈合效率的提高都会对自愈性聚合物水凝胶的进一步应用产生重要影响。     

超分子聚合物复合材料及其自愈合行为

超分子聚合物复合材料定义为纤维、填料等增强体均匀分散在超分子聚合物基体中的复合材料。根据超分子聚合物与增强体之间化学键连接的不同可分为三种类型:(1)无化学键;(2)共价键;(3)非共价键。超分子聚合物复合材料与分子聚合物复合材料共同组成了完整的聚合物复合材料体系。本文综述可自愈合的氢键、π-π堆叠和金属配位型超分子聚合物复合材料的研究进展。     

纳米木质素/二氧化硅基微胶囊的制备及在自愈合涂层中的应用

利用磷酸化改性木质素/二氧化硅复合纳米颗粒(PAL/SiO₂)作为壁材包埋活性组分异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)制备微胶囊(PAL/SiO₂-IPDI). 通过加入少量反应活性更高的聚合多甲基多二异氰酸酯(PMDI), 与水反应形成聚脲, 以增加微胶囊的壁厚. 采用光学显微镜、 扫描电子显微镜(SEM)和激光粒度分析仪(DLS)研究了PAL/SiO₂复合纳米粒子掺杂量, 水油比和剪切速率对微胶囊表面形貌、 粒径和壁厚的影响. 结果表明, 所制备的微胶囊呈现规整球形, 壁厚为2.36~3.50 μm, 平均粒径为40.3~201.5 μm. IPDI作为芯材包埋在微胶囊中, 芯材含量约为82.8%. 将制备的PAL/SiO₂-IPDI微胶囊添加到环氧树脂中得到自愈合环氧树脂涂层. 其在高盐浓度溶液中的抗侵蚀测试结果显示, 添加质量分数4%的PAL/SiO₂-IPDI微胶囊的环氧树脂涂层在划破后能够快速愈合, 显著降低基底的腐蚀电流和腐蚀速率. 纳米压痕实验表明, 环氧涂层的硬度为249.99 MPa, 而添加PAL/SiO₂-IPDI微胶囊后硬度增加到302.98 MPa, 弹性模量也有提高.     

强韧型自愈合水凝胶的研究进展

水凝胶作为一种由大量水和与众不同的三维网状结构构成的智能软材料,已经广泛应用于许多领域,如药物输送、软骨修复、废物处理及电子设备等。然而,水凝胶不良的机械性能及自愈合性极大地限制了它们的潜在应用。目前已报道的韧性水凝胶通常不具有或只有很弱的自修复性,而自修复水凝胶通常机械性能非常弱。因此,研发具有高效自修复性能和优异机械性能的水凝胶材料,无论是从学术角度还是工业角度都是非常重要的。本文总结了近些年来强韧型自愈合水凝胶的最新研究进展,从其制备方法、性能等方面进行了简要介绍,并对未来的发展前景进行了展望。