基于动态共价键的导电自愈性水凝胶及其用于柔性传感器在运动监测领域的研究现状

分别对传统水凝胶的缺点及引入动态共价键的水凝胶的优点进行了阐述,同时简单阐述了自愈性水凝胶的两种不同自愈机制及其优缺点。首先总结了能够制成自愈性水凝胶的四种典型动态共价键类型及其特点,包括席夫碱键、二硫键、硼酸酯键和Diels-Alder(D-A)反应。其次介绍了将动态共价键引入水凝胶中不仅可以提高水凝胶的自愈性能,还可以提高其响应能力、敏感性、力学性能和导电性。最后对基于动态共价键的水凝胶用于柔性电容式压力传感器、压电式应变传感器和电阻式应变传感器在运动监测领域的研究进展进行了介绍,并指出未来构建低成本、高性能的柔性传感器仍然是该领域的发展方向。

基于动态共价键自修复的光固化高分子材料研究进展

光固化技术的高效、适应性广、经济、节能与环境友好等特点使得近年来光固化高分子材料在人类生产生活中被广泛应用。然而,光固化高分子材料的结构稳定性使得材料表面或内部一旦出现破损便难以修复,造成大量资源浪费与环境污染。动态共价键可以在外界刺激作用下(光照、加热等)发生可逆的断裂和重组,从而导致分子拓扑结构的动态调整,赋予光固化高分子材料结构可调整、可循环利用和自修复性能等。本文综述了近些年来基于酯键、Diels-Alder反应、二硫键、硼酸酯键、位阻脲键等可逆共价键自修复的光固化高分子材料设计与制备,对近年来不同类型动态共价键光固化高分子材料的优缺点和应用进行了评述,最后指出动态共价键光固化高分子材料力学性能的弱势以及基于动态共价键修复的单一性,并对该领域未来的研究方向作了展望。

动态共价交联橡胶:机遇与挑战

交联橡胶是一类典型的热固性高分子材料,一旦成型就难以重塑和再加工。大量废弃橡胶已经导致严重的“黑色污染”和资源浪费。升级回收利用和可持续发展是橡胶工业的重要需求。当前,除了回收利用现有的废弃硫化橡胶制品之外,从根源上解决橡胶材料绿色发展的关键在于开发可循环利用的新型交联橡胶。动态共价交联橡胶的发展为交联橡胶的高资源化回收利用提供了全新的机遇,但动态共价交联橡胶从概念走向实际应用仍面临诸多挑战。本文着眼于动态共价交联橡胶的连续再加工,总结了当前动态共价交联橡胶的发展现状以及所面临的困境,并对动态共价交联橡胶的发展提出了展望。

基于动态共价键的可逆交联聚合物研究进展

传统高分子材料在研究过程致力于高强、高模量等性能,但在使用过程中不可避免的容易受到损坏甚至报废,材料不可逆的损伤导致资源浪费,污染环境。随着动态共价键概念的提出,自修复材料的开发不仅可以改善生态环境现状,也可以延长材料的使用寿命,对经济的可持续发展也有着重要的推动作用。文章根据动态共价键的反应机理,概述了将动态共价键的类型以及将其引入高分子聚合物的研究现状及优势,并对自修复聚合物的应用进行了概括。

基于动态共价键可回收环氧树脂研究进展

环氧树脂是目前三大通用人工合成热固性树脂之一,被广泛应用于国民经济中多个领域。然而其高度交联的网状结构,使它难以回收利用,不仅污染环境,还造成大量资源浪费。此外,随着社会的不断发展和对材料性能要求的不断提高,传统的环氧树脂已无法满足市场要求。因此,研究开发可回收型环氧树脂成为当前研究热点之一。针对基于动态化学理论,具有环境刺激响应性的可回收环氧树脂研究进展进行了综述,其中重点介绍了不同类型动态共价键在可回收环氧树脂中的应用及实现可回收的方法。最后,对可回收环氧树脂未来发展趋势及应用前景进行了展望。

基于动态共价键制备可重复加工交联聚合物

通过动态共价键构建聚合物交联网络,一方面高度交联的化学结构使其具有优异机械物理性能,另一方面通过链段重排可赋予其良好的自修复和重复加工性能,突破热塑性聚合物和热固性聚合物的界限,具有十分诱人的工业应用前景。从酯交换反应、二硫键交换反应、硅醇交换反应、烯烃复分解、亚胺交换反应、酰腙键交换反应等动态共价化学作用机理出发,详细介绍了基于这些动态共价键制备可重复加工交联聚合物方法和特性的研究进展,并对发展前景和面对的挑战进行了展望。

基于动态共价键的可自愈合聚合物凝胶

简要介绍了动态共价键既具有普通共价键的高强度和稳定性,又能像分子间作用力(如氢键)那样可逆地断裂和重组的特点,以及基于动态共价键构筑智能凝胶材料的优势。综述了多种动态共价键,如芳香基苯并呋喃酮二聚体(diarylbibenzo furanone,DABBF)、三硫酯(trithiocarbonate,TTC)、芳基硼酸酯、酰腙键(acylhydrazone bond)、双硫键(disulfide bond)等的结构及其动态化学,以及应用它们合成聚合物凝胶的方法、凝胶的自愈合机理和性能。提出了发现和采用多种动态共价键构筑可自愈合聚合物凝胶的趋势,为此须解决多种动态共价键的相容性、凝胶自愈合机理与性能的光谱表征等问题,并加强应用研究。

基于动态共价键的自修复压裂液的制备及其性能

针对目前常用的冻胶压裂液难以同时抗高温和抗剪切的问题,设计了一种基于动态共价键的自修复压裂液,研究了该压裂液的抗剪切性能、抗温抗剪切性能、黏弹性能、携砂性能和破胶性能。研究表明,动态共价键交联自修复压裂液在高速剪切作用下能够动态修复,具有动态可逆的特性,表现出良好的自修复功能。自修复压裂液稠化剂基液黏度较低,有利于泵注。170 s^(-1)剪切3 min后静置1 min循环3次,黏度保留率达到了97.6%;170s^(-1)剪切2 min静置1 min再以510 s^(-1)剪切2 min静置1 min循环剪切3次,黏度保留率达到65.7%;在120℃、170 s^(-1)下剪切2 h,黏度保留率达到99.6%,表现出良好抗温抗剪切性能;并且在0.1~10 rad/s线性黏弹区范围内,自修复压裂液的弹性模量G'始终高于损耗模量G"。自修复压裂液具有良好的携砂性,相比胍胶压裂液携砂性能提高75%。自修复压裂液破胶后残渣含量几乎为零,对地层伤害小且易于返排。结果证明,将自修复凝胶应用于压裂液是可行的,同时也为压裂液的进一步研发提供了新的思路。图12参15。

基于动态共价化学的可降解环氧树脂复合材料

先进环氧树脂基复合材料具有密度低、强度大、耐热和耐冲击等特点,已被广泛应用于航空航天、武器装备等领域。然而,具有三维网状交联结构的环氧树脂因不熔、不溶的特性而难以降解回收,造成环境污染和复合材料中昂贵的高性能纤维的损失。基于此,动态共价化学成为可降解热固性树脂设计与制备的优选方案之一。文章综述了基于Schiff碱键、六氢三嗪键、缩醛结构、D-A加成反应、二硫键等可降解环氧树脂的降解机理、制备方法、性能特征和应用发展,对可降解环氧树脂复合材料的国内外研究现状进行了梳理,并对该新兴热点领域的发展进行了展望。

基于可逆动态共价化学的新型可修复、可回收、可加工环氧树脂

利用生物来源的二聚脂肪酸为原料,合成了二聚酸酰肼和二聚酸酰腙两种衍生物,并进一步以其作为环氧E-44树脂固化剂,得到了新型的含动态共价连接的热固性环氧树脂。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、差式扫描量热(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、热重(TG)和动态力学分析(DMA)等多种测试手段对环氧树脂固化过程以及固化后材料的结构与性能关系进行了详细表征,特别研究了动态亚胺键对热固性环氧树脂性能的独特影响。结果表明:与传统环氧树脂相比,改性后的环氧树脂有更好的韧性,且其玻璃化转变温度及热稳定性没有明显下降。在升温和加压的条件下,酸可催化亚胺键的动态交换反应,赋予传统环氧树脂以全新的可修复、可回收与可多次加工性能。

双重动态共价键交联纳米纤维素导电水凝胶及其柔性传感器

自愈合导电水凝胶因其良好的自愈合性能与导电性能,在柔性可穿戴设备中具有巨大的应用前景。以4-甲酰基苯硼酸(Bn)交联聚乙烯醇(PVA)和聚乙烯亚胺(PEI)构建基于硼酸酯键和亚胺键的双重动态交联水凝胶网络,引入聚吡咯修饰的纤维素纳米纤维(PPy@CNF)构建了具有良好自愈合和导电性的PBP-PPy@CNF纳米复合水凝胶。结果表明,当PPy@CNF的质量分数为0.8%时,水凝胶的力学性能最佳,其最大应力可达6.65kPa,断裂拉伸应变可达2080%,电导率为2174μS/m。基于该水凝胶的电阻式传感器具有良好的稳定性和重复性,在应变检测范围0~800%内,灵敏因子GF可分为三个线性响应区域,分别是0~200%(GF_(1)=2.82)、200%~600%(GF_(2)=7.15)和600%~800%(GF_(3)=12.85),该传感器能有效检测人体不同部位的运动,可应用于可穿戴传感设备。

基于动态共价键的聚硅氧烷的制备及性能应用的研究进展

硅橡胶制品在国民经济和国防建设等领域起着重要的作用,但是传统基于稳定共价键的聚硅氧烷具有类似热固性树脂的特性,一旦交联则无法重塑、再加工和回收再利用。将动态共价键引入聚硅氧烷中,不仅可以赋予其可再加工和可愈合的特性,还能创造出许多具有高附加值的新型材料,对循环经济和可持续发展具有重要意义。文中重点阐述了基于不同动态共价键的聚硅氧烷的制备和应用,尤其是兼具高力学性能、自愈合、可加工和多功能化的聚硅氧烷。此外,还对基于动态共价键的聚硅氧烷目前面临的挑战和未来的发展趋势也进行了总结与展望。

两个手性胶囊分子的氢键介质的动态共价键合成(英文)

由手性环己-1,2-二胺衍生的手性双头基前体合成了2个手性的双层结构的胶囊化合物.设计前体带有氨基和醛基,它们被连接到2个分子内氢键诱导的折叠体片段上.分子内氢键通过促进6个亚胺键的形成导致2个大环板块的选择性.

基于动态共价化学树脂及复合材料的研究进展

树脂基复合材料在航空航天等关键领域应用广泛,其用量已成为衡量装备先进性的重要标志。热固性树脂基复合材料难以反复加工和降解回收;热塑性树脂基复合材料成型温度高、工艺性差。基于动态共价化学的新型树脂可解决热固性和热塑性存在的上述问题,使树脂基复合材料实现颠覆性发展成为可能。本文概述了动态共价化学和共价自适应网络的基本原理,介绍了近年来动态共价化学在树脂基复合材料领域的主要研究工作,突出了基于动态共价化学的树脂基复合材料在可重塑、易回收、自修复以及智能驱动等方面的性能优势。最后对新型树脂基复合材料的发展提出建议,重点在于完善键交换反应机理和松弛模型;开发更多高性能、商业化体系;基于动态共价化学树脂,发展树脂基复合材料成型、连接、修补、回收技术,推进应用。

基于动态共价键和非共价键相互作用的自愈合水凝胶研究进展

综述了基于动态共价键、非共价键相互作用的自愈合水凝胶及其在伤口敷料和药物输送、组织工程、仿生电子皮肤、可穿戴电子设备方面的应用,对常用自愈合水凝胶的自愈机制进行概述,针对目前单一的基于动态共价键或动态非共价键相互作用机制的自愈合水凝胶仍然存在力学性能弱、自愈条件苛刻、不能完全恢复等不足,指出了未来自愈合水凝胶的设计研究方向:如可在多种环境下发生自愈行为的自愈合水凝胶的设计、动态共价/非共价相互作用结合的自愈合水凝胶的设计、自愈合水凝胶用于柔性电子器件等方面的研究等,以实现多机制、多功能型自愈合水凝胶的快速发展,促进其在生物材料、智能软材料方面应用的有效拓展.

基于动态共价键的液晶弹性体可逆三维结构加工方法研究进展

液晶弹性体是一类在外界刺激(如热、光、电、磁等)下能够产生宏观可逆形变的智能材料。液晶弹性体必须经过取向后才能够展现宏观可逆形变性能。动态共价键在一定的条件下可以发生可逆断裂与再生成,能够改变传统共价交联网络的拓扑结构,因此可被用于液晶弹性体的取向中。液晶弹性体可构筑具有一定形状、且在外界刺激下能够产生可逆形变的智能三维结构,在生物医药、组织工程、航空航天以及柔性机器人等多种领域具有广阔的应用前景。基于动态共价键取向法,对液晶弹性体进行三维空间取向或对液晶弹性体进行组装,有助于提高液晶弹性体可逆三维结构的复杂性,并丰富其形变模式。本文对基于动态共价键的液晶弹性体可逆三维结构的加工方法进行综述,并对该领域的挑战和机遇进行分析。

基于动态共价键构筑热固性聚合物的功能性研究进展

动态共价键可在外界刺激下进行可逆断裂和结合。将动态共价键引入到热固性聚合物分子结构中,在共价键交换温度以下,具有传统热固性聚合物相同的耐溶剂、尺寸稳定和耐蠕变等性能;在共价键交换温度以上时,具有与传统热塑性聚合物相同的二次熔融成型加工和回收利用性能。利用动态性,还可赋予其自修复、塑性形状记忆、液晶驱动和表面改性等功能。本论文以动态共价键为线索,整理分析了近几年基于动态共价键构筑热固性聚合物的功能性研究进展。

动态共价键在表面活性剂中的应用研究

动态共价键是一种可逆的共价键,可逆性是它区别于传统共价键的一个重要特点。通过环境的微小刺激,反应平衡发生移动,共价键发生可逆的形成和断裂。当表面活性剂的结构中含有动态共价键时,表面活性剂自组装形成的聚集体就会受到动态共价键的影响。动态共价键的可逆性使得其聚集体也同样具有可逆性,即聚集体可以进行可逆的形成和解离。文章主要介绍了亚胺键、二硫键、硼酸脂键及酰腙键等动态共价键在表面活性剂中的应用,并研究了它们的刺激响应性。

动态共价键自愈合聚氨酯材料研究进展

聚合物材料的自愈合能延长材料的使用寿命,减少资源的浪费。聚氨酯材料因具有特殊相态结构而广泛用于自愈合研究。与动态非共价键相比,聚氨酯材料中引入动态共价键,不仅可以实现自愈合,也能赋予材料较好的力学性能。综述了自愈合聚氨酯材料中引入动态共价键的类型、愈合条件以及力学性能,指出平衡动态共价键的刺激条件、愈合效率和力学性能之间的矛盾是今后的研究方向。

基于动态共价键的纳米纤维素智能凝胶构建

改性双醛基纳米纤维素与羧甲基壳聚糖结合,通过二者之间的席夫碱反应形成动态亚胺键,从而制备纳米纤维素自愈合水凝胶。实验过程中主要通过调节壳聚糖溶液的浓度和壳聚糖中氨基与改性的双醛纳米纤维素中醛基的浓度比来调节水凝胶的机械强度和自愈合效率,并采用场发射扫描电镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、万能试验机及热重分析仪(TG)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)对自愈合水凝胶的形貌、结构、抗压性能、热稳定性以及自愈合性能等理化性质进行分析表征。结果表明:该水凝胶具有良好的抗压性能、热稳定性和自愈合性能,且其制备过程绿色环保,产品性能优良,用途广泛,是制备自愈合水凝胶的较好方式之一。