首页 > 行业资讯 > 清华大学吉岩课题组《Adv. Mater.》：通过杂化交换反应实现多种类聚合物焊接

清华大学吉岩课题组《Adv. Mater.》：通过杂化交换反应实现多种类聚合物焊接

时间：2022-11-07 来源：浏览：

清华大学吉岩课题组《Adv. Mater.》：通过杂化交换反应实现多种类聚合物焊接

化学与材料科学

化学与材料科学

微信号 Chem-MSE

功能介绍聚集海内外化学化工、材料科学与工程、生物医学工程领域最新科学前沿动态，与相关机构共同合作，发布实用科研成果，结合政策、资本、商业模式、市场和需求、价值评估等诸要素，构建其科技产业化协同创新平台，服务国家管理机构、科研工作者、企业决策层。

收录于合集

以下文章来源于高分子科技，作者老酒高分子

高分子科技 .

高分子科技®协同全球高分子产业门户及创新平台 “ 中国聚合物网 www.polymer.cn ” ，实时报道高分子科学前沿动态，关注和分享新材料、新工艺、新技术、新设备等一线科技创新设计、解决方案，促进产学研及市场一体化合作的共同发展。

点击蓝字关注我们

通过杂化交换反应实现多种类聚合物焊接在一个聚合物器件中集成复杂的变形结构和先进的功能，通常需要用到不同种类的聚合物（例如环氧树脂和聚氨酯）。这在柔性机器人、仿生等应用领域具有重要意义，例如, 需要柔性的子结构提供环境适应性、较硬的子结构提供机械支持。热固性聚合物由于其优异的力学性能和尺寸稳定性，被广泛用于智能柔性形变结构的构筑。然而，热固性聚合物的永久交联结构，造成不同材料集成时产生诸多界面问题。通过螺栓紧固等方案连接不同材料，又会导致工艺复杂。近年来基于动态共价键的交联聚合物而发展的焊接方法，为集成复杂的功能性柔性驱动器提供了新的思路，但这样的设计大多局限在同种动态共价键之间的反应，无法应用于不同种类的聚合物之间。

近日， 清华大学吉岩副教授课题组 报道了一种通过杂化交换反应焊接多种类形变聚合物的方法，将具备不同化学组分和物理性质的聚合物，包括环氧树脂、聚氨酯、聚硼酸酯、聚硫氨酯、聚肟酯等（图1），通过无缝焊接集成为复杂的多功能柔性形变结构。该工作以“ Merging the Interfaces of Different Shape-shifting Polymers Using Hybrid Exchange Reactions ”为题发表在《 Advanced Materials 》上。该研究得到国家自然科学基金委的支持。第一作者是清华大学博士生梁欢。

图1 融合不同聚合物界面的策略。a)通过杂化交换反应连接不同聚合物的示意图。b)具有动态共价键的不同种类聚合物。

图2 三维仿生形变结构。藤蔓植物的a) 制备和b)形变模式。仿飞鱼结构的c) 制备和d)形变模式。

将此策略应用于液晶弹性体驱动器，可能基于不同化学合成的材料，通过多种动态共价键之间的杂化反应，被稳定地连接成一体，实现新颖的仿生结构和罕见的变形模式。图2a-2b展现了模仿藤蔓花朵的三维驱动结构，模拟花、叶形态的变化。图2c-2d展现了模拟飞鱼的形变结构，实现了不同力学性质的材料的结合。经过扫描电镜、拉伸断裂、溶胀、应力应变测试、循环形变等表征方法，证明通过杂化交换反应可以实现不同材料间的稳定链接。

杂化交换反应还可实现不同材料间的融合。将不同材料研磨后混合热压，再经过示差扫描量热仪（DSC）分析，观察到新的玻璃化转变温度（ T _g ）的形成证明材料的融合（图3）。