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韩国成均馆大学：本征可拉伸的热塑性共聚物在软电子领域潜力巨大

文章来源：高分子科学前沿更新时间：2022-06-07 15:11:42

图1. 共聚物的结构、成形性和机械变形性。

研究者制备了一系列具有弹性的热塑性聚合物，它们的硬嵌段和软嵌段排列随机，在PI主链中分别含有软胺和硬胺。聚合反应是通过BPADA和两种不同的二胺:氨基丙基端聚二甲基硅氧烷(APPS，软胺)和4,4'-氧二苯胺(ODA，硬胺)的一锅反应进行的(图1b)。这种优化含二胺的硅氧烷在聚合物主链中的比例的方法使聚合物具有可拉伸性，同时保持PI的热稳定性和化学稳定性。特殊的软硬块的比例(R80)导致形成透明和高度拉伸的共聚物，克服了坚硬的电子和柔软的生物组织之间的不匹配。该共聚物可以形成一种超薄的薄片附着在人体皮肤上(图1c)。通过AFM观察到制备的无规共聚物表面形貌均匀，均方根粗糙度为9.5 nm。

研究者进一步展示了R80共聚物优异的可加工性，形成不同的形式，如固体和中空微纤维、纳米纤维、复制模式、纺织涂层以及约50µm的自置薄膜(图1e)。此外，该共聚物还具有良好的机械拉伸性能。R80共聚物的薄膜可以拉伸、折叠和轧制，而不会撕裂或显示任何变形(图1f)。

图3. 热塑性R80共聚物的热、光学和生化性能。

可拉伸材料的另一个非常理想的性能是热塑性。结果表明，R80的Tg为46.6°C(图3a)，而R0、R20和R100的Tg分别为194.8、146.6和−15.0°C。Tg值的变化趋势与共聚物模量值的变化趋势一致，如图2c所示。在R80的情况下，共聚物的结构刚度较低，拉伸性能较高，因此Tg较低。

此外，随着软胺含量的增加，Td在5% wt.损失的情况下，从421.6°C (R0)到396.2°C (R80)再到363.4°C (R100)的下降趋势。Td的降低归因于随着软胺含量的增加，结构刚度的降低，从而使共聚物具有拉伸性和柔软性，但代价是高热稳定性。所有共聚物在可见光范围450 nm波长处的光学透射率对比图(图3d)显示，随着软胺含量的增加，其光学透射率增加。所有样品在可见光波长450 nm处的光学透过率为75% (R0) ~ 89% (R100)。

<p letter-spacing:normal;line-height:2em;box-sizing:border-box="" !important;"="" style="box-sizing: border-box; outline: 0px; margin: 8px 8px 0px; padding: 0px; font-family: 微软雅黑, Helvetica, sans-serif; font-size: 16px; max-width: 100%; clear: both; min-height: 1em; color: rgb(51, 51, 51);">虽然该共聚物的最大拉伸性能高达333%，但它存在可恢复性问题，这是由于与传统的硅酮弹性体相比，可拉伸共聚物材料的粘弹性。这限制了它使用在高度可伸缩的人类皮肤手肘关节、膝关节或手指，但它可以很容易地用于肌肉、面部、背部或内脏等部位。该共聚物在环境条件下具有良好的机械、化学和热稳定性。

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