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自修復(fù)聚合物材料作為一種智能材料，類似于生物體，能夠自主的修復(fù)在使用過程中產(chǎn)生的裂紋和局部損傷，從而恢復(fù)原有的功能，如導(dǎo)電、傳感、抗腐蝕等。近年來，圍繞本征自修復(fù)材料的設(shè)計(jì)合成及多功能應(yīng)用研究，化工學(xué)院傅佳駿教授團(tuán)隊(duì)近年來取得了一系列的研究進(jìn)展，相關(guān)成果已經(jīng)在包括Angew. Chem. Int. Ed., Appl. Phys. Rev., Adv. Funct. Mater., Chem. Mater., J. Mater. Chem. A等國際高水平學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表。

近日，南京理工大學(xué)化工學(xué)院傅佳駿教授團(tuán)隊(duì)在室溫自修復(fù)材料領(lǐng)域又取得重要研究進(jìn)展，相關(guān)成果以“A Fast Room-Temperature Self-Healing Glassy Polyurethane”為題，發(fā)表在國際化學(xué)頂級期刊《Angew. Chem. Int. Ed.》上。南京理工大學(xué)為該工作唯一完成單位和通訊單位，17級博士徐建華和19級陳驕陽博士為共同第一作者。

玻璃具有優(yōu)異的光學(xué)透明度以及硬度，但其脆性大，破碎的玻璃無法重新粘接在一起。具有本征可修復(fù)能力的透明玻璃態(tài)聚合物是玻璃很好的替代品，其不僅具有和玻璃相似的透明度，同時(shí)還能夠修復(fù)自身損傷。然而，目前報(bào)道的可修復(fù)玻璃態(tài)聚合物大多數(shù)都需要外界刺激（如光，熱，水等）來完成材料的修復(fù)過程。因此，開發(fā)出能夠室溫自修復(fù)的透明玻璃態(tài)聚合物具有重要應(yīng)用價(jià)值。目前研究認(rèn)為，足夠的鏈段運(yùn)動能力(Tg<室溫)是聚合物材料能夠室溫自修復(fù)的前提條件。然而，玻璃態(tài)聚合物的鏈段運(yùn)動在室溫下被凍結(jié)，這就導(dǎo)致破壞的聚合物網(wǎng)絡(luò)難以重新結(jié)合，從而剝奪了材料的室溫自修復(fù)能力。

雖然聚合物的鏈段運(yùn)動已經(jīng)凍結(jié)，但比鏈段小的一些單元仍能運(yùn)動（次級松弛）。鑒于此，傅佳駿教授團(tuán)隊(duì)向聚合物網(wǎng)絡(luò)中植入了大量的高密度氫鍵單元，開發(fā)出了一種可以快速室溫自修復(fù)的玻璃態(tài)透明聚氨酯材料；此材料在斷裂后，室溫下按住斷面一分鐘左右就能恢復(fù)原狀，一小時(shí)左右就能恢復(fù)原有的機(jī)械強(qiáng)度。團(tuán)隊(duì)成員對該玻璃態(tài)聚氨酯的室溫自修復(fù)機(jī)理進(jìn)行的詳細(xì)研究，發(fā)現(xiàn)盡管室溫下聚合物的鏈段無法運(yùn)動，然而聚合物內(nèi)部大量的氫鍵基團(tuán)卻可以自由的運(yùn)動，聚合物斷裂面上大量的斷裂氫鍵的快速結(jié)合是其能夠室溫自修復(fù)的主要原因。

參考資料

[1] 《德國應(yīng)用化學(xué)》報(bào)道化工學(xué)院傅佳駿教授團(tuán)隊(duì)自修復(fù)材料研究新進(jìn)展，http://zs.njust.edu.cn/d7/99/c3558a251801/page.htm

[2] 論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202017303