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低場(chǎng)核磁表征應(yīng)變硬化自修復(fù)智能軟材料離子皮膚微相分離結(jié)構(gòu)

發(fā)布時(shí)間:2024-03-11 10:49

低場(chǎng)核磁以非侵入性地研究材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu),提供關(guān)于分子運(yùn)動(dòng)和相互作用的信息。對(duì)于應(yīng)變硬化自修復(fù)智能軟材料,如離子皮膚,其特殊的性能往往與其微相分離結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。這種材料在受到外力作用時(shí),能夠發(fā)生應(yīng)變硬化,即在外力作用下,材料的硬度或模量會(huì)增加,從而提高其抵抗變形的能力。同時(shí),這種材料還具有自修復(fù)能力,即在外力撤去后,能夠恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。這些性能的實(shí)現(xiàn),往往依賴于材料內(nèi)部的微相分離結(jié)構(gòu)。

通過(guò)低場(chǎng)核磁技術(shù),可以研究離子皮膚等智能軟材料在應(yīng)變過(guò)程中的微相分離結(jié)構(gòu)變化。東華大學(xué)武培怡-孫勝童研究團(tuán)隊(duì)近年來(lái)致力于通過(guò)黏彈網(wǎng)絡(luò)分子設(shè)計(jì)和相結(jié)構(gòu)調(diào)控策略開(kāi)發(fā)多種力學(xué)可調(diào)控的智能軟材料:

基于多尺度網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)合成了應(yīng)變硬化自修復(fù)離子皮膚(Nat. Commun.?2021, 12, 4082;Nat. Commun.?2022, 13, 4411);基于熵驅(qū)動(dòng)可逆物理吸附相互作用制備了強(qiáng)烈熱致硬化水凝膠(Angew. Chem. Int. Ed.?2022, 61, e202204960);利用相分離含氟共聚物的動(dòng)態(tài)粘滯組裝開(kāi)發(fā)了高阻尼離子皮膚(Adv. Mater.?2023, 35, 2209581);通過(guò)應(yīng)變速率誘導(dǎo)相分離策略開(kāi)發(fā)了剝離硬化自粘附離子液體凝膠(Adv. Mater.?2023, 35, 2310576);利用多級(jí)氫鍵締合及動(dòng)態(tài)相分離開(kāi)發(fā)了在極寬頻率范圍內(nèi)處于臨界凝膠點(diǎn)狀態(tài)的自順?lè)x子皮膚(Nat. Commun.?2024, 15, 885)。

圖1.?沖擊硬化響應(yīng)機(jī)理表征(低場(chǎng)核磁譜)

宏觀上,超分子聚合物表現(xiàn)為典型的非牛頓流體特性,靜置狀態(tài)下緩慢冷流,而沖擊狀態(tài)下既硬又彈,充分體現(xiàn)了“遇軟則柔,遇強(qiáng)則剛”的性能特點(diǎn)。

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