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【复材资讯】AFM:可逆相变拓展水凝胶的功用化使用
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来源:足球体育直播    发布时间:2024-02-09 10:06:05

  高分子凝胶在形状回忆、外表描摹仿制、力学兼容的安排植入针、粘附剂等功用化使用中均触及资料低模量软态的环境自适应形变和高模量硬态改动的力学重组进程。但无论是低模量软态凝胶、仍是高模量硬态聚合物,在固定的环境条件下,资料一般表现出安稳的力学性能而无法自改动以优化资料的使用性能和拓展资料的功用化使用场景规模。凝胶资料在环境自适应形变-力学重组方向(Conditions-Adaptive Deformation and Mechanics Reconfiguration, CADMR)的使用要求力学性能可在低模量与高模量之间转化。现在,环境改动(如温度、压力、电磁场等)、溶剂沟通(枯燥和溶胀)以及交联-降解是完成高分子资料力学性能软-硬转化的首要方法,但以上几种力学性能软-硬转化途径均存在一些缺乏,如环境改动途径需耗费很多的能量来获取资料的软态,且资料的模量改动有限;溶剂沟通途径需求打开的使用环境,且可能会构成资料的体积缩短、结构陷落和内应力;交联和降解往往又是一次性的、高本钱的和不可逆的。基于此,开展一种具有快速(秒时刻尺度)、明显(模量改动超104倍)、可逆(力学软-硬转化可屡次进行)和可控(非环境改动的被迫呼应调理)长处的固态高分子凝胶资料力学性能软-硬转化战略将逐渐优化和拓展水凝胶在CADMR方向的使用。

  无机小分子和高分子链的结晶行为天壤之别,小分子结晶一般是液-固的物质形状改动,具有结晶度高、结晶速度快的特色;而高分子链的结晶进程往往是固-固集合态间的改动,具有结晶度较低(无规和有序分子链结构共存)、时刻依赖性强的特征。据此,在前期研讨作业的基础上,结合小分子的结晶特性与高分子网络结构,开展了具有固-固形状改动、快速、明显、可逆和可控特色的力学性能软-硬转化新战略。多种水合无机盐水溶液具有较大的过冷度,室温下过饱满水溶液中的无机盐分子处于亚安稳状况而不结晶分出。三水醋酸钠(CH3COONa·3H2O)、十水硫酸钠(Na2SO4·10H2O)、六水氯化钙(CaCl2·6H2O)等多种水合无机盐均可构成过饱满溶液,而这些亚稳态溶液一旦遭到晶种的引发即会快速的产生结晶相变。本文结合高分子链网络结构与过饱满水合无机盐溶液来制备具有固体形状的、易形变的、亚安稳的和具有较高能势的软体凝胶;经晶种可控诱发的结晶相变进程使过饱满凝胶转化为结晶的、硬质的和具有低能势的复合资料(图1)。晶种的诱发相似资料结晶相变的钥匙,使资料在无需外界环境做出改动的条件下即可“点铁成金”般自发完成资料力学性能的软-硬转化,从而拓展水凝胶资料的功用化使用,包含形状回忆、精密外表描摹仿制、快速模具制备、自支撑夹胶玻璃等(图2)。

  图2. 可逆相变PAM-SA-x水凝胶在形状回忆和精密外表描摹仿制方向的使用展现。

  该作业近期以电子科技大学崔家喜 教授和成都大学王清远 教授为通讯作者,成都大学高级研讨院方远来 特聘研讨员为榜首作者发表于《Advanced Functional Materials》。

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