自修复材料提供可能帮助解决亚博网站下载一些全球性问题包括迫切需要生产和减少污染,并需要搬到一个更可持续的生活方式在社会的各个领域和行业。
研究:机械的健壮的、形状记忆、自我修复和3 d打印thermoreversible交联聚合物对导电复合材料和仿生皮肤设备应用程序。图片来源:起来Artem / Shutterstock.com
新的研究杂志上加法制造认为3 d印刷的属性,thermoreversible,交联网络复合材料。
能够治愈的裂缝和机械损失应计通过偶然的过度使用或常规操作,自修复材料,如聚合物及其相应的复合材料提供了一个有前途的手段延长材料的有用的使用寿命,降低生产成本,减少浪费。亚博网站下载
复合材料自修复聚合物,基于动态共价键或非共价债券在国际科学界引起了相当大的关注。
链扩散,即一个粒子可能分散在溶液中由于不同数量的附近分子碰撞的粒子随机方向——仍然是一个关键参数影响这些材料的愈合能力。亚博网站下载
链扩散导致减少有益的机械性能和限制在几乎所有材料的实际应用场景。
为了帮助减轻这些影响和发展自我修复材料最佳力学性能,提出的一项新研究中亚博网站下载加法制造杂志旨在强调潜在的复杂的3 d印刷自愈,功能性聚合物使用具有成本效益的有效方法,如熔融沉积融化(FDM)。
非共价债券的自愈功能(例如,离子和氢键)是依赖于相对较弱的相互作用之间发生共价债券。
动态共价交联,因此提供了一个优秀的机械和自愈性能。共轭二烯的Diels-Alder环加成反应和烯烃看到团体共价连接到对方在环境或温和的温度开始分裂暴露在温度大于110°C。
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研究人员能够确定这样一个thermoreversible Diels-Alder反应代表一个理想的候选人建立thermally-induced动态交联网络也表现出最小的副反应,反应条件温和,和高效的热可逆性。
最值得注意的是,Diels-Alder键也在室温下稳定,这意味着这些自修复聚合物能够维持其结构稳定性在典型操作条件,增加温度激活自愈机制提供了新途径。
一系列的研究在这一领域也取得了积极的结果,尽管到目前为止很少有研究使用3 d印刷方法。例如,thermoreversible聚合物交联主机之间实现了基于Diels-Alder反应furan-functionalized丙烯酸共聚物和脂肪族双马来酰亚胺。
这些研究利用一个动态组合化学方法来开发聚合物提供了一个优秀的透光率,良好的热性能和健壮温度引起自修复行为。
双马来酰亚胺等小分子有机化合物显示良好的潜力作为Diels-Alder的亲二烯体反应,但研究人员指出,填充物是很少用作加强代理thermoreversible交联聚合物系统或采用共轭二烯烃或dienophilic Diels-Alder反应的交联剂thermoreversible聚合物网络。
尽管他们间歇性使用在这种背景下,填料提供了一个理想的手段,改善聚合物系统的属性,提供良好的机械强度和热稳定性。
因此,研究人员得出结论,利用thermoreversible交联的组合和填料在自修复聚合物基体可以提供优秀的结果,代表了一个相当大的进步在这些已经很有前途的材料。亚博网站下载
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他们还得出结论,可以利用形状记忆效应——即物质加热时恢复到原来的形状和大小超过特定的转变温度,解决历史问题的自修复聚合物化学时缺乏有效的联系受到严重破坏的条件。
研究人员使用这些结果来设计和准备一个3 d打印的高分子复合材料,利用thermoreversible网络集成形状记忆和自愈功能。
为了做到这一点,他们分别制备纤维素纳米晶体与呋喃甲胺和马来酸酐接枝、交联热塑性聚氨酯和聚已酸内酯通过氢键和可逆Diels-Alder反应。
在这个地方,一个进行调查的影响交联机理和改性纤维素纳米晶体作为交联剂的使用。
特征如FDM印刷热塑性聚氨酯和聚已酸内酯复合材料的力学、形状记忆、micro-morphology和自愈特性进行了使用相结合的实验方法和分子动力学模拟。
调查显示,这种方法是成功的,与流变特性确认由此产生的复合提供了良好的流动性特点和适合使用3 d打印成型。
由此产生的复合材料也表现出了良好的印刷适性和灵活性的功能以及强大的机械性能。最值得注意的是,复合材料的形状记忆效应改善意味着有可能扭转破坏通过其强大的自愈能力。
3 d打印的能力与thermoreversible网络聚合物复合材料,形状记忆和自愈功能提供了一个非常有前途的方法扩大3 d-printable材料的适用性和可持续性。亚博网站下载这些材料可能亚博网站下载是下一代应用程序的范围,包括先进的和持久的可穿戴电子产品和仿生多功能材料。
引用
Hongjie Bi, Gaoyuan你们,郝太阳,Zechun任,Tongfei Gu,许敏。机械健壮的、形状记忆、自我修复和3 d打印thermoreversible交联聚合物对导电复合材料和仿生皮肤设备应用,添加剂制造,2021年,102487年,ISSN 2214 - 8604,https://www.亚博老虎机网登录sciencedirect.com/science/article/pii/S2214860421006357?via%3Dihub
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