发布日期:2024/7/5 8:14:00

强度和韧性是材料最重要的性能指标,弹性体作为广泛使用的材料之一,常常需要二者兼具。然而,高强度和高韧性二者通常是相互排斥的。现有的同时增强弹性体强度和韧性的方法主要是增加能量耗散。例如,加入纳米填料或者构建稳定且坚固的共价交联网络结构。然而这些方法存在粒子分散不均或会降低材料延展性等问题。聚氨酯(PU)弹性体因其广泛的可调性和适用性而备受关注。近年来,研究人员广泛关注于通过在PU弹性体中引入氢键相互作用来增强其性能。然而,在PU弹性体中过强的氢键相互作用往往会导致较大的硬段堆积,从而发生应力集中并降低能量耗散效率。因此,优化聚氨酯弹性体内部氢键相互作用的强度和分布被认为是进一步提高力学性能的可行途径。此外,除了高机械强度外,其他性能(例如可降解性、生物安全性)对于PU弹性体在生物医学领域的一些特殊应用可能也很重要。

基于此,来自西安交通大学张彦峰研究员采用无溶剂聚合,通过聚己内酯二醇(PCL)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和N,N-双 (2-羟乙基)草酰胺(BHO)反应制备出了具有极高机械强度和韧性的可生物降解PU弹性体。软硬微畴的优化分布、硬相微畴内部较强的氢键相互作用、草酰胺基团与酯键之间较强的氢键相互作用均阻碍了PCL链段的结晶,有利于在外力作用下的能量耗散。该PU弹性体具有极佳的机械性能,例如,92.2 MPa的断裂强度、1.9 GPa的断裂真应力、~1900% 的断裂伸长率和480.2 MJ·m-3的超高韧性。此外,该弹性体还具有较高的生物相容性和可生物降解性,可通过3D打印技术加工成疝修补片,在体内生物医学应用中显示出巨大的潜力。该论文以题为“Extremely Strong and Tough Biodegradable Poly(urethane) Elastomers with Unprecedented Crack Tolerance via Hierarchical Hydrogen-Bonding Interactions”发表在Advanced Materials上。

强度和韧性是材料最重要的性能指标,弹性体作为广泛使用的材料之一,常常需要二者兼具。然而,高强度和高韧性二者通常是相互排斥的。现有的同时增强弹性体强度和韧性的方法主要是增加能量耗散。例如,加入纳米填料或者构建稳定且坚固的共价交联网络结构。然而这些方法存在粒子分散不均或会降低材料延展性等问题。聚氨酯(PU)弹性体因其广泛的可调性和适用性而备受关注。近年来,研究人员广泛关注于通过在PU弹性体中引入氢键相互作用来增强其性能。然而,在PU弹性体中过强的氢键相互作用往往会导致较大的硬段堆积,从而发生应力集中并降低能量耗散效率。因此,优化聚氨酯弹性体内部氢键相互作用的强度和分布被认为是进一步提高力学性能的可行途径。此外,除了高机械强度外,其他性能(例如可降解性、生物安全性)对于PU弹性体在生物医学领域的一些特殊应用可能也很重要。

基于此,来自西安交通大学张彦峰研究员采用无溶剂聚合,通过聚己内酯二醇(PCL)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和N,N-双 (2-羟乙基)草酰胺(BHO)反应制备出了具有极高机械强度和韧性的可生物降解PU弹性体。软硬微畴的优化分布、硬相微畴内部较强的氢键相互作用、草酰胺基团与酯键之间较强的氢键相互作用均阻碍了PCL链段的结晶,有利于在外力作用下的能量耗散。该PU弹性体具有极佳的机械性能,例如,92.2 MPa的断裂强度、1.9 GPa的断裂真应力、~1900% 的断裂伸长率和480.2 MJ·m-3的超高韧性。此外,该弹性体还具有较高的生物相容性和可生物降解性,可通过3D打印技术加工成疝修补片,在体内生物医学应用中显示出巨大的潜力。该论文以题为“Extremely Strong and Tough Biodegradable Poly(urethane) Elastomers with Unprecedented Crack Tolerance via Hierarchical Hydrogen-Bonding Interactions”发表在Advanced Materials上。
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