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新型高性能纳米聚合物，在储能、水下作业、柔性传感器等领域具有巨大应用潜力

文章来源： OFweek 新材料网更新时间：2022-07-21 16:22:11

“如何将优异的机械性能和光学性能集中在同一种合成材料上，是长期存在的挑战。”

作者：Claire编辑：tuya出品：财经涂鸦（ID：caijingtuya）

高性能聚合物在储能、船舶防腐涂料、智能显示器、柔性传感器等高科技领域拥有巨大的应用前景。然而，到目前为止，一直很难找到兼具优异机械性能（如韧性、刚度和抗裂性）、摩擦电、快速自愈能力以及光学或电学性能的聚合物。

中国科学院宁波材料技术与工程研究所（NIMTE）海洋新材料与应用技术重点实验室纳米复合工程材料团队，提出了一种新的受神经元轴突结构启发的三臂结构遥爪型（telechelic）纳米结构聚合物。该遥爪型聚合物具有很好的物理和机械性能，可以同时满足高刚度、快速自愈能力、高粘附性等要求，还可以发射荧光。

该研究成果发表在7月1日的Advanced Functional Materials杂志上，题为“神经元启发的全能万能远旋聚脲具有高刚度，优异的抗裂性，高附着力，优异的摩擦电性和AIE荧光”（Neuron Inspired All－Around Universal Telechelic Polyurea with High Stiffness， Excellent Crack Tolerance， Record－High Adhesion， Outstanding Triboelectricity， and AIE Fluorescence）。

这种新型遥爪聚合物带有三臂结构，每条臂的的长度都可以在很小的范围内被调节，以减小缠结密度（entanglement density），从而提高自修复效率。与此同时，各臂上固定有较宽的尿素基团（urea groups），以构建一个模拟神经元网络的多层氢键网络。通过固定臂的长度，可以以一种简单的方式调节聚合物的机械性能。

该遥爪聚合物的力学性能优异，强度为22．5 MPa，刚度为97．9 MPa，断裂伸长率为1470％，抗缺口为187 kJ m－2，韧性为159．3 MJ m－3。该聚合物也拥有良好的快速自愈能力。经过30分钟的自愈，该聚合物韧性可恢复到92％。

较宽的氢键使聚合物具有良好的粘接性能，拉剪强度（lap－shear strength）可达20．7 MPa，这是已报道的热熔胶的拉剪强度最高值。该遥爪聚合物在多种水环境中具有良好的稳定性，使其在水下黏附和水下封装领域具有潜在应用前景。

此外，遥爪聚合物可以带正电，与铜摩擦后具有较高的开路电压。其开路电压VOC与常用的摩擦起负电材料聚四氟乙烯（PTFE）相当，可以很好地补充摩擦起正电材料。

在365 nm紫外光照射下，由于叔胺基团（tertiary amine groups）的AIE作用，该遥爪聚合物具有发射蓝色荧光的潜力。这一特质使其在水下防伪领域具有潜力。

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