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研究人員開發出新型自愈合聚合物

   2011-04-28 IP屬地 山東
  以瑞士弗里堡大學的材料科學家Christoph Weder為首的一個研究小組已開發出一種暴露在紫外光下可“自愈合”的橡塑材料。最終這種材料有望被用于清漆、涂料或手機外殼中。


     自愈合材料并不是什么新鮮事物。有許多熱塑性橡膠都可加熱至融化,然后讓融化后的液體塑料流入受損區域再重新硬化。Weder說,但這是一種粗制方法。如果在加熱和隨后的融化過程中稍有差錯的話,塑料零部件可能失去效用而導致需要完全修復。


     Weder和他的開發小組采用了一種更為靈敏的方法。在塑料上做出一道深刮痕后,只需用集中紫外光對著照射即可修復。紫外光僅加熱刮痕周圍的區域,只需短短一分鐘就能消除刮痕。這一研究成果已經發布在最新一期的《自然》雜志上。


     之所以能實現自我愈合,其秘訣在于聚合物的特殊結構。傳統型聚合物是由被強大的共價鍵附著的長鏈狀分子所組成的。而Weder開發出的塑料則是穿插鋅或鑭離子的較短的分子結構。


     在固態下,其分子構成有粘性的“金屬坐標”聯結物,其長鏈結構可有效地與金屬離子相連。當在塑料上照射紫外光時,紫外光被金屬離子吸收后轉化為熱量-這股熱量足以融化局部區域并修復斷裂。


     在測試中,Weder的研究小組在他們開發的一塊400微米厚的塑料上劃出了一道200多微米深的刮痕。在紫外光下照射兩次,每次30秒后,刮痕就被修復了。


     特拉華大學的材料工程師Richard Wool說,Weder的方法有一個缺點,它只對薄型的塑料有用,因為只有薄塑料才能讓光滲入。但Weder補充說,他們的研究成果為工程人員提供了依據,今后他們可能據此開發出一種新的塑料復合材料,在里面埋置光纖纜線,可讓光照滲透整個體積。

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