光引发自修复聚合物材料研究进展

综述了近几年来光引发自修复聚合物材料的研究进展。根据自修复机理的不同,光引发自修复方法可分为基于光交联反应的自修复、光置换反应自修复和光致超分子反应自修复。文中重点论述这3种自修复方法中涉及的材料的设计、光引发机制和自修复机理,并对光引发自修复聚合物材料的发展前景进行了展望。

自修复聚合物的制备与应用研究进展

聚合物暴露于外部环境(光照、紫外线、热)之中会受到破坏,降低材料的性能以及使用寿命。自修复是人们模仿生物体损伤愈合的概念,解决材料损伤、延长材料使用寿命的新方法。针对近年来自修复聚合物材料的研究情况,文中根据自修复机理将其分为共价键自修复材料、超分子自修复材料两类,分别阐述了它们的化学原理与制备方法。在此基础上,对自修复性质的多样性,如形状自修复、导电性自修复、疏水性自修复、顺磁性自修复等应用性质进行综述。最后,展望了自修复聚合物材料的发展方向,指出纳米粒子、石墨烯等新颖的自修复方法已经崭露头角,有望从材料的堆积结构层次上完善并提高聚合物的自修复性能。

自修复聚合物在电化学储能领域的研究进展

自修复聚合物材料能够自行修复在加工和使用过程中产生的微观或者宏观损伤,从而解决材料内部微裂纹难以检测和修复的问题,保持其结构和功能的完整性。将自修复聚合物应用于电化学储能器件中,可有效提升器件的安全可靠性和使用寿命,成为近年来的研究热点之一。本文概括介绍了外援型和本征型自修复聚合物材料的修复机理,着重总结了不需要修复剂、且可实现多次可逆修复的本征型自修复聚合物应用于电化学储能领域的研究进展,以储能器件的电极、电解质以及界面为出发点,综述了自修复功能聚合物分别作为高比能电极黏结剂、界面修饰层、可自修复电解质的研究进展,阐述了自修复机理及其对储能器件电化学性能的影响规律,探讨了自修复聚合物材料在储能领域未来的发展方向。

锂离子电池硅(/碳)负极自修复聚合物黏合剂研究进展

硅的高比容量使其成为开发先进锂离子电池倍具希望的负极材料。然而,低电导率、严重的体积效应和不稳定的固体电解质界面(SEI)等问题限制了Si负极在锂离子电池中的应用。尽管构建硅碳(Si/C)复合结构在提升Si负极的性能方面已展现优势,作为电极关键组成部分之一的黏合剂也显著影响电池的电化学性能。自修复聚合物黏合剂利用非共价键和可逆共价键自主修复Si体积变化而导致的内外部损伤以及电极微裂纹,有效提高锂离子电池的循环稳定性。自修复聚合物用于柔性锂金属电池的固态电解质,可以快速修复由于外力作用导致的固态电解质损伤和开裂,为柔性可穿戴电子产品的发展提供了广阔前景。本文综述了通过非共价键和可逆共价键交联或组装自修复聚合物黏合剂的合成、表征及其应用于Si(/C)负极的自修复机制,并简要总结了自修复聚合物在柔性锂电池固态电解质中的最新应用,进一步对应用于Si(/C)负极自修复聚合物黏合剂面临的技术挑战和设计要求进行了分析和展望。

不同环境水对自修复聚合物水泥防水涂料自修复性能的影响

研究了不同环境中的水对自修复聚合物水泥防水涂料自修复性能的影响。试验结果表明,裂缝自修复聚合物水泥防水涂料开裂渗水时在不同测试水条件下都能达到裂缝修复的效果;不同环境测试水中有机物质和可溶性无机盐对自修复堵漏有促进作用,且能明显加快修复堵漏时间;而测试水中的可溶性无机盐类对自修复堵漏的促进作用大于测试水中的有机质对自修复堵漏的促进作用。

基于光交联反应的自修复聚合物的研究进展

自修复聚合物是具有自修复能力的智能材料。相比传统的自修复,光引发自修复具有局部精确调控的优势,其中,引入光响应基团的聚合物因可逆的共价键断裂和重构的交联反应具有良好的自修复性能,并可重复加工利用。综述了基于光交联反应的自修复聚合物的研究进展,阐述了含有光响应基团包括香豆素、肉桂酰和蒽的自修复聚合物的结构设计和修复机制,指出了基于光交联反应的自修复聚合物面临的主要挑战,并对未来的研究方向进行了展望。

锂离子电池自修复聚合物电解质的研究进展

自修复材料可以修复其在外界环境因素作用下产生的局部创伤或微裂纹,大大延长材料的使用寿命.将自修复聚合物作为固态聚合物电解质应用于锂离子电池,可以显著提高锂离子电池的循环稳定性和安全性,延长使用寿命.本文首先概述了自修复聚合物材料的发展历程和修复机理,然后按超分子相互作用和动态共价键分类总结了本征型自修复聚合物电解质应用于锂离子电池的研究进展,最后对自修复聚合物电解质存在的问题和未来的发展方向做出了展望,为下一代高安全性、高性能和长使用寿命的锂离子电池的研究提供借鉴.

可自修复型超分子聚合物研究进展

非共价键键和的超分子聚合物具有典型的可逆性,通过合适的刺激响应能够赋予聚合物材料一定的自修复性能。本文主要综述了非共价键(氢键、金属配位键、π-π相互作用等)键和的自修复超分子聚合物的研究进展。

自修复聚氨酯-脲的合成与表征综合实验设计

文章结合自修复材料的科研基础,并以自修复聚合物黏结剂在含能复合材料中的需求为导向,设计了一个以国防现代化建设为背景的化学综合实验。该实验以聚氨酯-脲为例,采用甲苯-2,4-二异氰酸酯封端的聚丙二醇和异佛尔酮二胺作为原料合成,通过红外光谱进行结构鉴定,并对产物的自修复性能和黏结能力进行研究。所得聚氨酯-脲具有优异的室温自修复效果,室温下9 h后自修复效率可达87%,同时其与模拟不同含能组分的钢片和有机玻璃片均具有良好的黏结强度。该实验以材料合成—结构—性能—应用为主线,涵盖了较为完整的聚氨酯材料研究的知识体系,在夯实基础理论知识和实验操作技能的基础上,培养研究性学习实践的能力和素养,深化学习强国的价值导向。

光感型“智能”聚合物的基本原理与分类

形状记忆聚合物(SMP)和可自修复聚合物(SHP)作为“智能”聚合物的代表,成为了本领域最具有活力的研究方向,其中光感型SMP与SHP受到了工业界与学术界的广泛关注。综述了光感型SMP和SHP的基本原理,并通过近年来最重要并有代表性的文献报道,对该类型聚合物按照可逆光化学反应型SMP、光热型SMP、光致二聚化反应型SHP、光致交联反应型SHP以及双功能型SMP/SHP进行分类。

基于配位键和氢键的聚丙烯酸酯自修复膜材料的制备与性能

通过乳液聚合合成一系列含金属离子的聚丙烯酸酯乳液,得到含金属离子的聚丙烯酸酯自修复膜材料。该材料利用单体丙烯酰胺上的酰胺官能团与金属离子Cr^(3+)进行配位,并且单体丙烯酰胺上的酰胺基团可以形成具有可逆作用的氢键,形成金属配位键和氢键双重动态可逆作用的自修复聚丙烯酸酯膜材料。研究发现加入金属离子后薄膜具有自我修复能力,金属离子含量不同时其修复效果也不同。研究了薄膜的最佳自修复温度和最佳自修复时间,实验结果表明,金属离子含量为0.15 g时,聚合物的拉伸强度修复率最高可达80%;薄膜最佳自修复时间为12 h,薄膜最佳自修复温度为60℃。利用聚合物中特殊官能团与金属离子配位作用,赋予了自修复材料优异的机械性能和修复性能。

基于氢键作用的自修复聚丙烯酸酯乳液的合成及性能

3-甲基丙烯酰胺基多巴胺(DMA)上的邻苯二酚基团可形成具有可逆作用的氢键,该氢键可实现材料的自修复目标。通过乳液聚合合成了一系列含多巴胺的聚丙烯酸酯乳液,研究发现加入DMA时薄膜具有自修复能力,DMA加入量不同时其修复效果也不同。拉伸试验表明,DMA含量为0.60%时,聚合物断裂伸长率的修复率最高,可达113%;DMA含量为2.42%时,聚合物拉伸强度修复率最好,可达229.19%。但是,光学显微镜和扫描电子显微镜观察表明,DMA含量为0.60%的聚合物薄膜修复后完整性最好。因此,综合以上指标认为当DMA含量为0.60%的含多巴胺聚丙烯酸酯乳液具有应用于皮革自修复涂层的潜力。

自修复高分子材料在皮革涂层中的应用研究进展

高分子材料以其优良的性能在生产、生活中具有广泛的应用,但是不可避免会因为裂纹的产生而影响其性能。受自然的启发,自修复材料应运而生。自修复材料根据修复类型可以分为外援型和本征型自修复材料,是材料科学发展的最新动向,受到了密切的关注,且在皮革涂层领域得到了初步应用。文中对自修复材料类型及在皮革涂层领域的应用情况进行了综述,并讨论了皮革自修复涂层的未来发展方向。

一种超分子弹性体的制备及其自修复性能的研究——大学化学综合实验设计

介绍了一个研究型大学化学综合实验——一种超分子弹性体的制备及其自修复性能的研究。主要包括聚合物复合物的制备、表征及修复性能研究。通过本实验的实践,学生可以掌握超分子作用力的特点及其在制备可修复材料领域的应用。本实验有助于拓宽学生的化学视野,对培养学生的创新能力和对知识的综合运用能力具有重要作用。

可逆双交联网络自修复聚氨酯的制备与性能研究

通过物理交联法制备一系列由可逆双硫键聚合物单交联网络和可逆-Fe^(3+)配位键聚合物单交联网络组成的双交联网络聚氨酯弹性体,得到可逆双交联网络互锁自修复聚氨酯材料(FSN)。该材料利用可逆双键网络中的二硫键和Fe^(3+)配位键网中的金属配位键互穿互锁,形成两个单交联网络协同的可逆双交联网络自修复弹性体材料。研究了双交联网络的自修复能力和力学性能,实验结果表明,FSN网络的机械应力达到3.5 MPa;聚合物自修复效率高达80%以上。该结果证明两个单交联网络间存在协同作用,使得FSN比单一可逆聚合物网络在力学性能和自修复能力方面均有显著提升。