科研進(jìn)展
蘭州化物所高強(qiáng)韌聚合物材料研究獲新進(jìn)展
強(qiáng)度和韌性是大多數(shù)聚合物工程材料最基本和重要的參數(shù)。但強(qiáng)度和韌性往往是相互矛盾的,這極大地制約了高性能材料的發(fā)展。因此,在不犧牲韌性的情況下,實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度是材料科學(xué)的難題和挑戰(zhàn)。
中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所先進(jìn)潤滑與防護(hù)材料研究發(fā)展中心聚合物自潤滑復(fù)合材料課題組多年來致力于高性能聚氨酯的設(shè)計(jì)制備及其摩擦學(xué)性能研究,取得了系列進(jìn)展 ( Adv. Mater. 2022, 2205763; Nat. Commun., 2023, 14, 4712; Chem. Eng. J. 2023, 451(2),138673; Polym. Chem. 2022, 13(23),3422-3432; Polym. Chem., 2022,13, 2420-2441.),獲得了中國發(fā)明專利授權(quán)三項(xiàng)( ZL 202110521997.5; ZL 202210436151.6; ZL 202211225537.9)。
研究人員提出了一種新的合成方法以開發(fā)量身定制的先進(jìn)彈性體,制備的疏水聚脲-氨酯( HPUU-R)彈性體具有高拉伸強(qiáng)度( ~75.3 MPa)、非凡的韌性( ~292.5 MJ m-3)、高透明度、耐穿刺、耐刮擦和耐水性。相關(guān)成果發(fā)表在 ACS Applied Materials & Interfaces(2023,15,35,41937-41949)上。中國科學(xué)院大學(xué)博士生徐靜為論文第一作者,蘭州化物所王齊華研究員、張新瑞研究員和楊增輝副研究員為論文共同通訊作者。
圖 1. HPUU-R彈性體的設(shè)計(jì)、制備和性能
近日,研究人員通過結(jié)合超分子氫鍵的優(yōu)越性和共價(jià)亞胺籠的靈活性來調(diào)控機(jī)械性能,以解決高強(qiáng)度和韌性兼容性差的問題。研究人員通過在超分子網(wǎng)絡(luò)中引入共價(jià)亞胺籠( OIC),報(bào)道了一種具有超強(qiáng)堅(jiān)固性、抗撕裂性、抗疲勞性、彈性恢復(fù)和形狀記憶效果的柔性籠增強(qiáng)的超分子彈性體( CSE)。
圖 2. 傳統(tǒng)PUU到CSE的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化示意圖
該工作為平衡材料強(qiáng)度和韌性提供了一種新的策略,該彈性體材料有望在未來應(yīng)用于如盾構(gòu)機(jī)等大型設(shè)備中。相關(guān)工作發(fā)表在 Advanced Materials(Adv. Mater.2024,2311992)上。中國科學(xué)院大學(xué)博士生徐靜為論文第一作者,蘭州化物所王齊華研究員、張新瑞研究員和張耀明研究員為論文共同通訊作者。
以上工作得到了國家自然科學(xué)基金委、中國科學(xué)院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團(tuán)隊(duì)計(jì)劃和中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)等項(xiàng)目的支持。




