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新型聚合物材料 能拉伸13000倍

來源:科技日報 李大慶 訪問:756 時間:2019-10-01

  人們生活中常常見到的、具有良好可拉伸性的皮筋、彈力絲、膠膜材料,其拉伸倍數不超過數十倍。然而,中國科學家創造了一個奇跡:研製出了一種可以拉伸13000倍的聚合物。相關文章於近日刊登在材料領域國際頂級學術期刊《先進材料》上。

  材料究竟能夠拉伸多長?這個饒有興趣的問題對材料研究人員卻是巨大的挑戰。陶瓷材料的拉伸倍數通常較小,金屬材料的拉伸倍數通常不超過10倍(在某些特殊條件下超塑拉伸也可達到千倍),而迄今為止,聚合物本體可拉伸倍數最高紀錄約為180倍,凝膠材料拉伸倍數也不過210倍。

  現在,中國科學院的科研人員創出了一個新紀錄:首次使聚合物材料的最大拉伸倍數提升至13000倍。中國科學院化學研究所趙寧研究員/徐堅研究員課題組設計和製備出一種聚合物網絡結構,通過強、弱動態鍵的協同作用,成功地把聚丁二烯(PB)材料的可拉伸倍數提高到了1萬倍以上。這種聚合物材料含有離子型氫鍵和亞胺鍵交聯網絡,在特定條件下,網絡中動態交聯點通過可逆斷裂或者動態交換耗散能量,有效防止材料發生不可逆破壞,因此,在拉伸過程中少量的亞胺鍵用於維持網絡結構,大量的離子型氫鍵則耗散能量,兩種機製之間的協同作用使聚合物材料成功地獲得超級拉伸性能。

  良好的可拉伸性能是聚合物材料能夠用在柔性電子器件、驅動器以及能量存儲等領域的必備條件。

  據了解,此項工作是與西南交通大學崔樹勳教授、中國科學院化學研究所王建平研究員、向俊鋒研究員及加拿大麥克馬斯特大學史安昌教授合作完成的。

  (原載於《科技日報》 2019-10-01 04版)

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