Исследователи разрабатывают высокоэффективный телехелический полимер на основе нейронов.

06.07.2022

Высокоэффективные полимеры демонстрируют огромные перспективы применения в высокотехнологичных областях морских антикоррозионных покрытий, накопителей энергии, гибких датчиков и интеллектуальных дисплеев. Тем не менее, остается
 стремление разработать полимеры, сочетающие в себе выдающиеся механические свойства (такие как жесткость, ударная вязкость, устойчивость к растрескиванию), способность к быстрому самовосстановлению, трибоэлектричество и даже электрические или оптические свойства.

Вдохновленные структурой аксона нейрона, исследователи из NIMTE синтезировали телехелатный полимер с трехветвевой структурой. 2-уреидо-4-пиримидинон (UPy) завершает каждое плечо, и его длина хорошо контролируется в небольшом диапазоне, чтобы уменьшить плотность запутывания, тем самым повышая эффективность самовосстановления телехелатного полимера. Между тем, обширные группы мочевины встроены в каждое плечо, чтобы построить иерархическую сеть водородных связей (Н-связей).

Регулируя длину плеча, можно легко настроить механические характеристики синтезированного полимера. Полимер показал превосходные механические характеристики с жесткостью 97,9 МПа, прочностью 22,5 МПа, удлинением при разрыве 1470%, ударной вязкостью 159,3 МДж м-3 и сопротивлением надрезу 187 кДж м-2.

После 30 минут самовосстановления прочность синтезированного полимера может восстановиться до 92%, что указывает на выдающуюся способность к быстрому самовосстановлению.

Обширные водородные связи придают полимеру превосходную адгезию, поскольку прочность на сдвиг внахлестку может достигать 20,7 МПа при соединении с железными пластинами, что является самым высоким значением, зарегистрированным для клеев-расплавов.

Кроме того, телехелатный полимер может быть положительно заряжен высоким напряжением холостого хода после трения с медью.

В ультрафиолетовом свете с длиной волны 365 нм телехелатный полимер может излучать собственную синюю флуоресценцию из-за AIE третичных аминогрупп.

Исследование универсального телехелического полимера, вдохновленного нейронами, обогатило представление о дизайне высокоэффективных универсальных наноматериалов и демонстрирует большой потенциал применения, особенно в морских областях подводной защиты от подделок, подводной инкапсуляции и подводной адгезии.