自修复高分子
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一种高分子纳米自修复记忆胶及其使用方法高分子纳米自修复记忆胶是一种具有自修复功能和记忆效应的材料,具有广泛的应用潜力。
它的制备方法相对复杂,但可以通过以下步骤进行。
首先,选择高分子材料作为基础材料。
这些高分子材料应具有一定的弹性和可塑性,以便在应力作用下能够发生可逆变形,并能恢复到其原始状态。
常见的高分子材料有聚合物、弹性体等。
接下来,将纳米颗粒添加到高分子材料中。
这些纳米颗粒可以是金属、陶瓷或其它纳米材料。
添加纳米颗粒能够增加材料的力学性能和自修复能力。
纳米颗粒的选择应根据具体的应用需求和性能要求。
然后,进行高分子材料的交联处理。
交联是将高分子材料中的分子通过化学键连接在一起,以增强材料的力学性能和稳定性。
交联可以通过热处理、辐射或化学反应等方式进行。
交联的程度取决于所需的材料性能。
接下来,进行记忆效应的引入。
记忆效应是指材料在经历形变后能够恢复到其原始形态的能力。
这可以通过在高分子材料中引入记忆效应组分来实现。
常见的记忆效应组分有形状记忆聚合物和热敏纳米颗粒等。
这些组分可以通过控制温度或施加外界力来触发记忆效应。
最后,对高分子纳米自修复记忆胶进行性能测试和优化。
可以使用拉伸实验、压缩实验等力学测试方法来评估材料的力学性能和自修复能力。
同时,还可以通过对材料的化学和物理性质进行测试来确定其在特定应用领域的适用性和稳定性。
使用方法方面,高分子纳米自修复记忆胶可以根据具体的应用需求灵活选择。
例如,在构建自修复材料时,可以将高分子纳米自修复记忆胶制备成片状、粘状、涂层等形式,然后根据具体情况进行切割、黏贴、涂覆等操作。
在使用过程中,可以通过控制温度、施加外界力等方式触发记忆效应和自修复能力。
总之,高分子纳米自修复记忆胶具有广阔的应用前景,可以在材料科学、生物医学、电子器件等领域发挥重要作用。
其制备方法相对复杂,但通过合理设计和优化,可以实现理想的性能和应用效果。
智能高分子材料研究进展智能高分子材料是一种具有特殊功能和性能的高分子材料,它能够根据外界刺激或条件改变自身的结构和性质。
随着科技的不断进步,智能高分子材料的研究也取得了长足的进展。
本文将介绍智能高分子材料的研究进展,主要涉及两个方面:响应性高分子材料和自修复高分子材料。
响应性高分子材料是指根据外界刺激或条件发生可逆的结构和性能变化的材料。
其中,温度响应性材料是最常见的一类。
这类材料在不同的温度下会发生相变,从而改变物理性质或表面形貌。
例如,聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)是一种具有温度敏感性的高分子材料。
当温度超过临界温度(约32℃),PNIPAM会在水中形成聚集体,从而改变其溶解度和阻力,实现温度响应性。
除了温度响应性材料外,pH响应性材料也是一类重要的响应性高分子材料。
这类材料能够在不同pH值下发生溶胀或溶解,从而实现对外界酸碱条件的响应。
聚丙烯酸(PAA)是一种常用的pH响应性材料,当pH 值低于其pKa值时,PAA会溶胀;当pH值超过其pKa值时,PAA会发生溶胀,从而改变其物理性质和形貌。
自修复高分子材料是指在受损后能够自行修复的材料。
这类材料通过自修复机制,可以恢复其原有的结构和性能。
一种常见的自修复机制是实现高分子链的断裂与重合。
例如,二氧化硼硬脂酸酯(Boronate ester)是一种具有自修复能力的高分子材料。
当材料受损断裂时,硼酸酯键会断裂,形成自由的亲电基团,然后在适当条件下,亲核物质与亲电物质发生反应,重新形成硼酸酯键,实现自修复。
除了上述两个方面的研究进展,近年来还涌现出一些智能高分子材料的新研究方向。
例如,光响应性材料可以通过光照引起结构和性质的变化。
电磁响应性材料可以通过外加电场或磁场实现结构和性质的调控。
生物响应性材料可以响应生物环境中的刺激,如细胞内温度、pH值和酶等。
这些新研究方向为智能高分子材料的发展开辟了新的途径。
总之,智能高分子材料是一种具有特殊功能和性能的高分子材料,其研究进展日益迅猛。
摘要:自修复高分子材料是能够自动地修复破损、恢复材料原有性质的一类材料.自修复高分子材料仿照 生物损伤愈合原理,可以自行发现裂纹并借助某一原理愈合,目前其在社会各个领域中广泛应用.随着技术 的不断发展,自修复高分子材料在涂层涂料、可穿戴电子设备、医用自修复水凝胶、电池电解池等方面备受关注。
本文对自修复高分子材料的结构原理以及基于这种材料产生的新技术以及其应用进行综述。
关键词:高分子材料;自修复材料;研究进展文章编号:2096-4137 ( 2019 ) 21-084-04 DOI: 10. 13535/j. cnki. 10-1507/n. 2019. 21. 02■文/梁淑淇修宾高升子iFil 料的册穽逬展及应用0引言高分子材料是目前应用最广泛的新材料之一,包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶黏剂和高分子基复 合材料。
高分子材料凭借分子量 高、质量轻、易加工、绝缘性能好等优异性能,成为当代人生活中不可或缺的部分。
但相比于传统金属材料,高分子材料存在强度不 高、加工使用过程中易受机械损伤和老化等问题。
日常生活中所使用 的各种材料一旦出现破损几乎再难以恢复如初,并且这种破损会逐渐扩大以致最终无法使用。
随着人们生活水平的提高,对高分子材料的 性能要求也随之提高。
近几年来, 开发具有良好机械性能的自修复高分子材料引起越来越多科研人员的 关注。
自修复又称自愈合,是生物的重要特征之一。
高分子材料的自修 复指使材料能够自然地自动修复破 损、恢复正常功能的性质。
自修复高分子材料主要的优点有:①自动发生,无须监测,节省人力;②降低材料运营期间的维修养护成本; ③延长了材料的使用年限;④满足 社会环境友好的需求,减少了外加添加剂对环境的污染。
1自修复高分子材料作用机理1.1外源型自修复高分子材料外源型可分为微胶囊型和微 脉管网络型2类。
2001年,White 等提出累微胶囊自修复体系:将环氧树脂作为基底,用麻醛树脂作为外 壳并在其中包裹修复单体戊二烯二 聚体(治愈剂)的微胶囊,将这种 微胶囊和Grubbs 催化剂分散于环氧树脂基体中。
高分子自粘胶膜防水卷材维修方法背景介绍高分子自粘胶膜防水卷材是一种常用于建筑物和其他结构的防水材料。
然而,由于各种原因,如材料老化、施工错误或外力损坏,这种卷材有时需要进行维修。
本文档将介绍高分子自粘胶膜防水卷材的维修方法,以帮助读者有效地修复受损的卷材。
维修方法1. 清除面层污物:首先,使用清洁工具例如刷子或清洁布清除卷材表面的污物,确保卷材表面干净。
这可以提供一个清洁的基础,以确保维修材料能够附着在卷材上。
2. 清除破损区域:使用刀具或其他适当的工具,将卷材上的破损区域切除。
确保切除的边缘平直,以便后续步骤中维修材料能够平稳地粘贴在上面。
3. 应用补丁:选择合适的高分子自粘胶膜维修材料,将其粘贴在破损卷材的切口上。
确保补丁与周围的卷材紧密贴合,防止水分渗入维修区域。
4. 压实修复区域:使用滚筒或其他合适的工具,将维修区域进行压实,以确保补丁与原有卷材之间形成牢固、密封的连接。
5. 检测维修效果:等待足够的时间,确保修复区域充分干燥,然后进行水压测试或其他适当的检测,以验证维修效果。
如有需要,可重新进行修复。
注意事项- 在进行维修时,应注意自身安全,并使用适当的防护装备,如手套和眼镜。
- 确保选择适当的维修材料并遵循制造商的说明,以获得最佳的维修效果。
- 及时处理卷材的损坏,以防止更大范围的损毁和额外的维修工作。
结论高分子自粘胶膜防水卷材维修方法是一种简单且经济有效的方法,可以修复受损的防水卷材。
通过遵循正确的维修步骤和注意事项,读者可以成功地进行维修工作,并延长卷材的使用寿命。
高分子材料自修复性能研究随着现代工业技术的不断发展,高分子材料作为一种极具应用前景的新材料,已经被广泛应用于航空、航天、汽车、电子等诸多领域。
但是,高分子材料在使用过程中,不可避免地会受到外部环境的影响,比如物理冲击、热变形、化学腐蚀等。
这些因素会导致高分子材料出现损伤,从而影响其使用寿命和性能。
为了解决这个问题,科研人员开始研究高分子材料的自修复性能。
本文将介绍高分子材料自修复性能的研究进展和应用前景。
一、高分子材料自修复性能的研究进展高分子材料的自修复性能指的是在外力引起的损伤后,高分子材料可以在一定条件下自主进行修复。
目前,高分子材料自修复性能的研究主要分为三个方面:自愈合、自缩合、自生长。
1. 自愈合自愈合是指高分子材料在受到损伤后,利用内部原有的物质或额外加入的物质,自行进行愈合,在一定程度上恢复原本的结构和性能。
这种修复方式主要应用于聚合物材料,包括共聚物、交联聚合物、高分子混合物等。
目前,许多研究人员致力于研究自愈合材料的合成和机理。
其中,一种常用的方法是利用高分子之间的相互作用力,例如氢键、离子键、范德华力等,将自愈合物质引入到高分子材料中。
这些物质可以在高分子材料中形成局部的物理挤压效应,从而在受损位置产生愈合效应。
2. 自缩合自缩合是指高分子材料在受到损伤后,在一定条件下,仅进行缩合修复。
这种修复方式主要应用于自缩合材料中,比如含有自缩合基团的聚合物、交联聚合物、溶胶凝胶等。
自缩合材料的修复机制主要是利用自缩合基团的特殊性质进行修复。
这些基团可以通过自身的缩合作用,形成一种类似黏合剂的物质,在高分子材料中形成局部的修复效应。
3. 自生长自生长指的是高分子材料在受到损伤后,利用外界的物质和自身内部的物质,进行自我生长修复。
这种修复方式主要应用于含有自生长基团的聚合物材料中。
自生长材料的修复机制主要是利用自生长基团的特殊性质进行修复。
这些基团可以通过在一定条件下的反应,生成一种与原材料相似的物质来填补损伤处。
自修复高分子材料王怡颖【摘要】高分子自修复材料自发明至今一直是智能材料领域的研究热点,相对于其他无机杂化等材料,其具有无可比拟的优势,且符合可持续发展的战略需求.本文主要介绍了高分子自修复材料的性能,其中从作用机理出发,着重阐述了本体型自修复材料的相关内容,并对自修复材料的发展和应用进行了展望.【期刊名称】《化工中间体》【年(卷),期】2019(000)005【总页数】3页(P53-55)【关键词】自修复高分子材料;机理;动态可逆【作者】王怡颖【作者单位】龙口第一中学山东 264000【正文语种】中文【中图分类】T前言自修复性能又名自愈合性能,是指材料在没有任何外界因素的作用情况下,自身能够对缺陷进行自我辨识、管控并复原的能力。
自修复机理来源于仿生学中,生物体具有的自动感知、自动响应和自愈合损伤的特性。
在高分子材料的使用过程中,材料内部不可避免地会产生微裂纹,而这些微裂纹是宏观裂缝出现的根本原因,它会破坏高分子材料的整体性且不易探测,从而影响材料的性能和寿命。
因此,具有自诊断、自修复功能的智能自修复材料应运而生,并迅速成为新材料领域的研究重点之一。
与传统高分子材料相比,自修复高分子材料的优越性主要体现在以下几个方面:(1)方位相对固定,由裂纹引起进一步反应,在破裂处进行修复,针对性相对较强。
(2)具有自主运行性,不需要人为采用感官和设备对其进行观察,监测过程中人力资源耗损量有所降低。
(3)能够排除材料内部破损隐患,在高精端设备中保持优良性能和提高安全性。
(4)可以延长材料的使用年限,降低材料运营期间的维修与养护成本,满足环境友好型社会建设需求。
目前,自修复高分子材料可以基本分为两大类:外援植入型和本征型。
1.外援植入型自修复高分子材料外援植入型自修复高分子材料的作用机理主要是由于在材料的加工制造过程中,人们会在材料内部填充或复合进修复剂。
当材料受到损伤时,修复剂便被激发或释放。
目前比较成功的有两种:微胶囊型和纤维血管型。
高分子材料的自修复性研究与应用自修复材料是一种能够自动修复受损部分的材料,具有广泛的应用潜力。
在各行各业,人们对材料的耐久性和可使用寿命的要求日益增加。
然而,在实际应用中,材料不可避免地会受到损伤,导致其性能下降或无法再次使用。
因此,开发具有自修复功能的材料成为了科学家们的研究热点之一。
高分子材料是一种重要的自修复材料,具有较好的柔韧性、可塑性和可溶性。
目前,研究人员已经发现了多种高分子材料的自修复性,如聚合物、纤维素等。
这些自修复材料能够在受损区域自动形成堵塞物,从而恢复其原本完整的结构和性能。
聚合物是应用最广泛的自修复材料之一。
其自修复机制分为物理性质和化学性质两种。
物理性质自修复材料利用聚合物链的活性末端结构和具有亲和性的分子之间的相互吸附或分子切割再连接的原理,实现损伤部分的自修复。
化学性质自修复材料则通过聚合物链断裂部分的双键和官能团之间的反应,再生出新的聚合物链,以修复受损区域。
这些自修复机制的研究对聚合物材料的开发和应用都具有重要意义。
除了聚合物,纤维素也是一种具有自修复性的高分子材料。
纤维素在自然界中普遍存在,如木材、棉花、纸张等。
研究表明,纤维素具有较好的自修复性能。
其自修复机制主要是通过纤维素中的纤维状结构,使受损的纤维重新排列,并通过氢键的作用力恢复其完整性。
这种自修复机制使纤维素在实际应用中具有较好的耐久性和可靠性。
高分子材料的自修复性在许多领域都有广泛的应用。
在建筑工程方面,自修复材料能够修复建筑材料中的微裂纹,提高建筑物的耐久性和可靠性。
在电子领域,自修复材料能够修复电路板等电子元件中的损伤,提高电子设备的可靠性和寿命。
在汽车制造领域,自修复材料能够修复汽车零部件的损伤,提高汽车的安全性和可靠性。
在医疗领域,自修复材料能够修复人体组织的损伤,促进伤口的愈合和康复。
尽管高分子材料的自修复性在理论上已经得到了一定的突破,但在实际应用中仍然存在着一些挑战。
首先,自修复材料的制备过程较为复杂,需要控制好材料的化学反应和物理性质。
高分子材料的自修复性能研究及其展望高分子材料自修复性能是指材料在受到撞击、切割、磨损等损伤后自动修复,以恢复原有性能和外观的一种特殊能力。
这种性能的研究旨在提高高分子材料的使用寿命和可靠性。
自修复性能的实现需要一定的物理和化学机制。
目前普遍采用的方法是将含有反应基团的封闭剂嵌入基质中,在损伤后,嵌入基质中的封闭剂成分会与基质分子自发地进行反应,从而达到修复的效果。
封闭剂的类型和选择需要与基质材料的物理化学性质相适应,以达到良好的自修复效果。
高分子材料的自修复性能研究一直是材料科学领域的热点议题。
这种性能的实现对材料应用领域的拓展具有重要的意义。
例如,在航空、汽车、电子和建筑等领域中,高分子材料作为轻量、高强度、易成形的材料,可以替代传统的金属材料,大大降低结构重量和成本。
而自修复性能的实现,可以提高高分子材料在极端环境下的耐久性和可靠性。
目前,高分子材料的自修复性能的研究正在不断推进。
其中,基于化学反应的自修复方法被广泛研究,如封闭剂的嵌入、自内聚反应、酸碱催化反应等。
同时,也有研究者探索了基于物理原理的自修复方法,如热致自修复、光致自修复等。
这些方法都有其独特的实现方式和应用范围。
目前,高分子材料的自修复性能仍面临一些挑战,例如修复效率不高、修复后性能的变化等。
因此,未来的研究方向还应该是提高自修复效率和性能恢复率,开发更适合实际应用的自修复材料。
总的来说,高分子材料的自修复性能的研究将会是材料科学研究的重要方向。
未来,我们可以期待看到更多具有自修复功能的高分子材料在各个领域的应用。
高分子材料的自修复机制随着科学技术的不断进步,高分子材料作为一种重要的材料,其在工业,医学,环保等多个领域都得到了广泛的应用。
然而,高分子材料在使用过程中会经常受到磨损、破裂、割裂等各种损伤,这些损伤会导致材料的力学性能、稳定性等指标下降,进而影响其使用寿命。
为了解决这一问题,研究人员开始关注起高分子材料的自修复机制。
一、什么是高分子材料的自修复机制是指在材料受到损伤后,材料内部的化学键会产生能量从而使得化学键自发性地重排、重组,从而恢复材料在原有力学性能低到一定程度下受损的区域。
高分子材料的自修复机制主要分为自由基链延伸机制、亲核官能团引发的化学键反应和物理交联修复机制等三种。
二、高分子材料的自由基链延伸机制自由基链延伸机制是高分子材料最常见的自修复机制之一。
该机制的实现主要依靠柔性的高分子链。
在材料中发生损伤后,高分子链的柔性使得高分子链上的自由基互相作用形成自由基链,这种自由基链能够穿过损伤处并延伸到附近,从而在材料中形成新的,强度相似的化学键。
自由基链延伸机制适用于许多具有碳功能团的高分子材料,如聚合物和天然高分子物质。
三、亲核官能团引发的化学键反应亲核官能团引发的化学键反应机制是指亲核官能团通过与高分子材料中带有部分的氮、羟基、羧基等官能团相互作用并形成自由基和离子,完成对损伤处的修复。
反应的物质一般是脂肪酸,对损伤处的修复效果较好,且修复后不会对材料的力学性能和整体性质造成若干影响。
四、物理交联修复机制物理交联修复机制是高分子材料中的第三种修复机制。
不同于前面两种机制,物理交联是通过一些特定的物理相互作用形成物理交联点,使材料在受到损伤后仍保持相对完整的方法。
物理交联点可以是分子链的相互吸引相互推斥,或者分子间的氢键等相互作用。
当材料发生损伤时,物理交联点能够将材料断面重新连接,修复材料的损伤处。
物理交联修复机制在一些具有特殊结构的高分子材料中应用相对较多,例如水凝胶和金属有机框架材料等。
高分子材料的自修复性能与机制研究自修复材料是一种具有自动修复或恢复损坏区域原有性能的材料。
在高分子材料领域,自修复性能的研究已成为热门的课题,因为这种材料有望解决传统材料易损坏、需频繁更换的问题。
本文将讨论高分子材料的自修复性能与机制的研究进展,以期为开发更具可靠性与耐久性的材料提供参考。
一、自修复性能的定义与应用自修复性能是指材料在受到破坏后能自动恢复原有的性能。
这种性能使得材料具备在应力下出现局部破坏后,恢复材料的完整性和功能性的能力。
高分子材料的自修复性能在很多领域都有重要的应用,包括减少材料的维护和修理成本、提高材料的使用寿命以及应用于特殊环境中的材料。
二、自修复性能的机制高分子材料的自修复性能可以通过不同的机制实现。
以下列举了一些常见的自修复机制:1. 热致熔融这种机制是指在材料受到破坏后,通过上升到材料熔点的温度,使材料表面热熔化,并填补破裂的部分。
然后,当材料冷却并固化时,破裂区域将得到修复。
这种机制适用于具有熔点的高分子材料,如聚丙烯。
2. 化学修复化学修复机制是指将特定的化学反应引导到破损区域,使分子间结合强度增加并修复局部破坏。
例如,将两种有机物分子引入破损的高分子材料中,使它们在破裂处发生交联反应。
这使得分子链重新连接,恢复材料的完整性。
3. 自愈性液体自愈性液体机制是指在高分子材料中引入具有流动性的液体,当材料受到破坏时,液体会自动向损伤区域流动,并形成修复性的结构。
这种机制常用于可塑性高分子材料,如聚氨酯。
三、高分子材料的自修复性能研究方法研究高分子材料的自修复性能通常需要进行一系列的实验和测试。
以下是一些常见的研究方法:1. 断裂试验这种方法用于测量材料在断裂前后的性能差异。
通过在材料中创造损伤,如裂纹或孔洞,然后测试材料在不同条件下的断裂强度和断裂延展性。
这种方法可用于评估材料的自修复性能并了解其机制。
2. 热分析热分析技术用于研究材料的热性能,包括材料的熔点和玻璃化转变温度。
高分子材料的自愈合机制与应用在材料科学的广袤领域中,高分子材料的自愈合性能无疑是一颗璀璨的新星。
自愈合材料能够在遭受损伤后,无需外部干预,自主地恢复其结构和性能,这种神奇的特性为材料的使用寿命和可靠性带来了革命性的改变。
自愈合机制的实现,依赖于多种巧妙的设计和原理。
其中,微胶囊技术是常见的一种策略。
将修复剂包裹在微小的胶囊中,均匀分布在高分子材料内部。
当材料出现裂纹时,胶囊破裂,释放出修复剂,修复剂与材料中的成分发生化学反应,从而实现愈合。
就好比我们身体受伤时,血小板会聚集在伤口处形成血凝块来止血和修复,微胶囊中的修复剂就像是这些血小板,迅速响应损伤并发挥修复作用。
另一种重要的自愈合机制是基于动态共价键。
共价键通常被认为是非常稳定的化学键,但在特定条件下,某些共价键可以实现动态的断裂和重组。
将这种动态共价键引入高分子材料中,当材料受到外力产生损伤时,这些键能够在适当的条件下重新形成,完成自愈合过程。
这就好像是一座可以自行修复的桥梁,即使部分结构受损,也能通过自身的调整恢复稳固。
高分子材料的自愈合性能在众多领域展现出了广阔的应用前景。
在电子领域,自愈合高分子材料可以用于制造柔性电子器件。
我们现在使用的智能手机、平板电脑等电子产品越来越追求轻薄和柔性,但在日常使用中难免会受到碰撞和刮擦。
如果采用具有自愈合性能的高分子材料作为屏幕或外壳,那么即使出现了划痕或裂纹,也能够自动修复,延长电子产品的使用寿命,同时保持良好的外观和性能。
在汽车工业中,自愈合高分子材料也有着巨大的潜力。
汽车的车身和零部件在行驶过程中会受到各种冲击和磨损,使用自愈合材料可以减少维修成本,提高汽车的安全性和可靠性。
想象一下,如果汽车的油漆涂层能够自动修复划痕,车身结构在受到轻微碰撞后能够自我恢复,那将为车主带来极大的便利。
然而,尽管高分子材料的自愈合性能带来了诸多令人兴奋的可能性,但目前仍面临一些挑战。
首先,自愈合效率和程度还有待提高。
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 7 期基于动态共价键自修复的光固化高分子材料研究进展余希希1,张金帅2,雷文1,刘承果2(1 南京林业大学理学院, 江苏 南京 210037;2 中国林业科学研究院林产化学工业研究所,江苏 南京 210042)摘要:光固化技术的高效、适应性广、经济、节能与环境友好等特点使得近年来光固化高分子材料在人类生产生活中被广泛应用。
然而,光固化高分子材料的结构稳定性使得材料表面或内部一旦出现破损便难以修复,造成大量资源浪费与环境污染。
动态共价键可以在外界刺激作用下(光照、加热等)发生可逆的断裂和重组,从而导致分子拓扑结构的动态调整,赋予光固化高分子材料结构可调整、可循环利用和自修复性能等。
本文综述了近些年来基于酯键、Diels-Alder 反应、二硫键、硼酸酯键、位阻脲键等可逆共价键自修复的光固化高分子材料设计与制备,对近年来不同类型动态共价键光固化高分子材料的优缺点和应用进行了评述,最后指出动态共价键光固化高分子材料力学性能的弱势以及基于动态共价键修复的单一性,并对该领域未来的研究方向作了展望。
关键词:动态共价键;修复;光固化;聚合物;合成中图分类号:TB381 文献标志码:A 文章编号:1000-6613(2023)07-3589-11Research progress of self-healing photocuring polymeric materials basedon dynamic covalent bondsYU Xixi 1,ZHANG Jinshuai 2,LEI Wen 1,LIU Chengguo 2(1 College of Science, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, Jiangsu, China; 2 Institute of Chemical, Industry ofForest Products, Chinese Academy of Foresty, Nanjing 210042, Jiangsu, China)Abstract: Photocuring technology is highly efficient, adaptable, economical, energy-saving and environmentally friendly, making photocuring polymeric materials widely used in human production and life in recent years. However, the structural stability of Photocuring polymeric polymers makes it difficultto repair the materials once they are broken on the surface or inside, resulting in a large amount of wasted resources and environmental pollution. Dynamic covalent bonds can be reversibly broken and reorganized under the action of external stimuli (light, heating, etc .), which leads to dynamic adjustment of molecular topology and gives light-cured polymer materials structural adjustability, recyclability and self-healing properties. This paper reviewed the design and preparation of photocuring polymeric materials based on ester bonds, Diels-Alder reaction, disulfide bonds, borate ester bonds, site-resistant urea bonds and other reversible covalent bond self-repairs in recent years, summarized the advantages, disadvantages andapplications of different types of dynamically covalently bonded photocuring polymeric materials in recent综述与专论DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1608收稿日期:2022-08-31;修改稿日期:2022-10-23。
自修复聚合物材料分类自修复聚合物材料(Self-healing polymer)是一种具有特殊功能的高分子材料,它能够在受损后自行修复并恢复到原有的物理性能。
自修复聚合物材料被广泛应用于汽车、建筑、电子等领域,为我们的日常生活带来了便利。
根据其修复机制和功能特性的不同,可以将自修复聚合物材料分为以下几类。
1. 自溶性自修复聚合物材料自溶性自修复聚合物材料是指在材料受损后,聚合物能够自动释放自修复剂,填补受损部分并恢复其完整性。
这种类型的自修复材料通常包含微胶囊或纳米颗粒,内部填充有自修复剂。
当材料发生破损时,胶囊或颗粒会破裂释放出自修复剂,自动填补损伤部位。
这种材料适用于表面微小破损的修复。
2. 导电自修复聚合物材料导电自修复聚合物材料具有自修复功能的同时,还能够传导电流。
这种材料通常在聚合物基质中添加导电颗粒或导电聚合物,使其具有良好的导电性能。
当材料受损时,导电颗粒或导电聚合物能够自动形成导电通道,以恢复材料的导电性能。
这种材料在电子设备中有着广泛的应用,能够修复线路或电子元件的断裂。
3. 自交联自修复聚合物材料自交联自修复聚合物材料是指材料受损时,聚合物能够自行发生交联反应,对受损部位进行修复。
这种类型的自修复材料通常包含具有交联官能团的单体,在受损时通过自触媒反应或外界刺激触发交联反应,形成新的交联结构从而修复损伤。
这种材料的修复能力较强,适用于较大面积损伤的修复。
4. 能动响应型自修复聚合物材料能动响应型自修复聚合物材料是指材料能够通过外界刺激,表现出对受损部位的自动修复。
这种材料通常包含感知响应单元和修复单元。
感知响应单元能够感知损伤,而修复单元能够根据感知到的信号进行自修复。
例如,通过温度变化、光线照射或湿度变化等刺激,材料能够自动实现损伤部位的修复。
5. 智能自修复聚合物材料智能自修复聚合物材料是指利用智能材料技术,在自修复材料中嵌入智能元件或功能单元,使其在自动修复的同时能够实现其他功能。
自修复高分子材料近五年的研究进展一、本文概述自修复高分子材料,作为一种具有自我修复能力的智能材料,近年来在科学研究和实际应用中引起了广泛关注。
这类材料能够在遭受损伤后,通过内部机制或外部刺激,实现自我修复,恢复其原有的结构和性能。
这种特性使得自修复高分子材料在延长材料使用寿命、提高设备安全性以及减少维护成本等方面具有显著优势。
近五年来,自修复高分子材料的研究取得了显著的进展。
研究者们通过设计新型的自修复机制、开发高效的修复剂、优化材料制备工艺等手段,不断提升自修复高分子材料的性能和应用范围。
本文旨在综述近五年自修复高分子材料的研究进展,包括自修复机制的创新、材料性能的提升、以及在不同领域的应用案例等方面。
通过对这些研究成果的梳理和分析,我们期望能够为自修复高分子材料的未来发展提供有益的参考和启示。
二、自修复高分子材料的分类与原理自修复高分子材料,作为一类能够自主修复损伤的智能材料,近五年来受到了广泛的关注和研究。
根据修复机制的不同,自修复高分子材料主要可以分为两类:外援型自修复材料和本征型自修复材料。
外援型自修复材料通常依赖于外部添加剂,如修复剂或催化剂,来触发修复过程。
当材料出现裂纹或损伤时,外部添加剂会流动到损伤部位并在一定条件下(如温度、光照、化学反应等)触发修复反应。
这类材料的修复效果往往取决于添加剂的流动性、反应活性以及损伤部位的可接近性。
近年来,研究人员通过设计新型的修复剂和催化剂,以及优化添加剂与基材之间的相互作用,显著提高了外援型自修复材料的修复效率和耐久性。
本征型自修复材料则不依赖于外部添加剂,而是通过在材料内部预先嵌入修复剂或修复机制来实现自我修复。
这些修复剂可以是预先嵌入的聚合物链、微胶囊、纳米纤维等。
当材料受到损伤时,内部的修复剂会被激活并流动到损伤部位,通过化学键的重新形成或物理交联的重建来修复损伤。
由于不需要外部添加剂,本征型自修复材料具有更好的长期稳定性和环境适应性。