“有生命”的自愈合材料問世 相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《先進(jìn)材料》

東華大學(xué)纖維材料改性重點(diǎn)國家實(shí)驗(yàn)室游正偉團(tuán)隊(duì)研制出一種“有生命”的自愈合材料。這種新型材料在損傷后，能夠像人類的皮膚一樣自行愈合，恢復(fù)其原有的結(jié)構(gòu)和功能，可以大大延長材料的使用壽命、提高材料的使用安全性、降低材料的維護(hù)成本。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《先進(jìn)材料》。

自愈合材料在汽車涂層、可穿戴電子、軟體機(jī)器人、生物醫(yī)學(xué)等諸多領(lǐng)域備受關(guān)注。然而，已報(bào)道的自愈合材料往往需要外界刺激(比如加熱、激光、壓力等)來激發(fā)愈合過程，同時(shí)力學(xué)和自愈合性能難以兼顧，研制理想的高強(qiáng)韌室溫自愈合材料仍然是該領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。

因此，研究人員提出一種可以同時(shí)提升材料自愈合性能和力學(xué)性能的分子策略——基于銅配位丁二酮肟氨酯的彈性體。游正偉告訴《中國科學(xué)報(bào)》，基于銅配位丁二酮肟氨酯的彈性體中同時(shí)存在動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵(肟氨酯鍵)和動(dòng)態(tài)非共價(jià)鍵(金屬配位鍵和氫鍵)，其中銅離子的配位作用是關(guān)鍵：配位產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)交聯(lián)顯著增強(qiáng)了材料的力學(xué)性能;同時(shí)，銅離子的配位提升了肟氨酯鍵的動(dòng)態(tài)性，材料表現(xiàn)出更優(yōu)的自愈合性能。

蘇州大學(xué)教授鮑曉光團(tuán)隊(duì)通過密度泛函理論計(jì)算解釋了其中的分子機(jī)制。三種動(dòng)態(tài)鍵的協(xié)同作用使得材料具有一系列優(yōu)異的性能。同時(shí)，基于銅配位丁二酮肟氨酯的彈性體在室溫下可以自發(fā)自愈，即時(shí)自愈強(qiáng)度超過所有同類材料的原始強(qiáng)度。

游正偉表示，該工作提出的利用金屬配位作用來同時(shí)提升力學(xué)和自愈合性能的策略，可以拓展到其他金屬離子和動(dòng)態(tài)鍵體系，為研制高性能的自愈合材料提供了全新的思路。