超分子自修復(fù)聚合物(SSHPs)有能力恢復(fù)的宏觀力學(xué)性能在損傷通過可逆拆卸/裝配的動態(tài)主題基于氫鍵,金屬配位,主客體作用,離子,π-π相互作用等。在過去的幾十年里，人們付出了大量的努力來構(gòu)思SSHPs的建設(shè)策略。此外，在闡明結(jié)構(gòu)(超分子結(jié)構(gòu))-活性(自愈性能)關(guān)系和自愈機制方面也取得了重大突破。SSHPs固有的自愈特性具有理論上無限的自愈時間和無需外部能量輸入的自愈能力等優(yōu)點，在制備具有廣泛工業(yè)應(yīng)用的自愈功能聚合物方面具有潛在的應(yīng)用前景。在這方面，恢復(fù)和保存功能以及使機械性能適應(yīng)服務(wù)環(huán)境的能力是兩個主要考慮因素。然而，同時優(yōu)化室溫愈合效率和機械性能如機械強度和自恢復(fù)性是一個挑戰(zhàn)。
近期，南京理工大學(xué)傅佳駿和姜煒教授合作開發(fā)了一種新穎的設(shè)計理念,即“動態(tài)硬疇”基于微觀相分離結(jié)構(gòu)制造聚氨酯超分子彈性體,具有的獨特組合的屬性如透明度、較高的機械強度(彈性體可以承載7.5公斤的重量沒有破壞，極好的韌性(韌性:65.49 MJ m3;斷裂能:4650 J m2，是室溫SSHPs中最高的報告值;極佳的抗穿刺和缺口拉伸非敏感性能，可重復(fù)變形恢復(fù)(伸長率300%變形恢復(fù)良好和室溫自愈能力(彈性體時切成兩塊,重新接觸后2min可承載400×自身重量，48h后完全恢復(fù)。在聚氨酯網(wǎng)絡(luò)中加入動態(tài)硬疇是平衡愈合效率和力學(xué)性能的關(guān)鍵步驟。用不同強度的分級氫鍵組裝動態(tài)硬疇。它們不僅提供了必要的機械強度和彈性，而且通過硬區(qū)域的連續(xù)斷裂和網(wǎng)絡(luò)的快速重排提供了異常的韌性和自主自愈能力。因此，所制備的超分子彈性體在制備抗沖擊和吸能保護材料以及可拉伸和自愈合導(dǎo)體方面具有潛在的應(yīng)用前景。值得注意的是，一步縮聚工藝操作簡單，易于規(guī)模化。
具體來說，利用異佛爾二胺(IDA)和甲苯2,4-二異氰酸酯封端的聚丙二醇(PPGTD)和異佛爾二胺(IDA)進行縮聚反應(yīng)(PPGTD:IDA molar ratio = 1:0.95)。通過溶劑澆鑄法制得聚合體PPGTD-IDA。所示的光學(xué)照片描繪了PPGTD-IDA的高透明度。室溫下可見光(400-750 nm)的平均透過率為>90%。采用原子力顯微鏡(AFM)和小角度x射線散射(SAXS)技術(shù)研究了PPGTD-IDA的微觀相分離結(jié)構(gòu)。AFM圖像顯示了柔軟(聚丙二醇)之間的清晰邊界;黑色區(qū)域)和硬質(zhì)區(qū)域。SAXS剖面上只有一個寬峰(q = 1.56 nm1)對應(yīng)非均勻的微相分離(圖1h)。測定PPGTDIDA的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)在室溫以下約50.1℃。值得注意的是，DSC曲線在- 80 ~ 200℃范圍內(nèi)均未觀察到放熱峰和吸熱峰，因此表明了聚氨酯網(wǎng)絡(luò)中的非晶硬疇。通過x射線衍射(XRD)進一步驗證了非晶結(jié)構(gòu)。
基于該材料的友誼性能，作為鋁合金防護吸能減震涂層可以在受導(dǎo)批淮后快速的恢復(fù)防腐功能。與金屬制備得到的復(fù)合材料具有優(yōu)異的電導(dǎo)性，自修復(fù)和抗缺口拉伸性。
綜上，本研究提出了一種基于“動態(tài)硬域”的設(shè)計概念，利用商業(yè)上可用的試劑，通過簡單的一步縮聚過程，合成一種新型的室溫自愈超分子彈性體PPGTD-IDA。該彈性體具有透明性、較高的抗拉強度、極高的韌性、突出的韌性和重復(fù)變形恢復(fù)能力。自愈合和最佳力學(xué)性能的集成是基于將由分級氫鍵組裝的動態(tài)硬域納入聚合物網(wǎng)絡(luò)。因此，動態(tài)硬疇的貢獻可以歸納為:(i)提供了合適的機械強度和彈性的硬疇結(jié)構(gòu);(ii)多強度氫鍵的相繼斷裂和網(wǎng)絡(luò)的快速重排導(dǎo)致了超韌性和缺口不敏感性;(iii)動態(tài)氫鍵的快速重排使室溫自愈成為可能。“動態(tài)硬域”的概念為解決動態(tài)自愈和機械性能之間的矛盾提供了一種很有前途的構(gòu)造策略，并提供了SSHPs引人入勝的韌性和突出的抗缺口敏感性，有助于擴大應(yīng)用范圍。
