近年来,凝胶材料因其灵活可调的力学特性和丰富的功能,受到了各领域研究者的极大关注。然而,凝胶材料往往因溶剂的迁移而具有较低的稳定性,容易溶胀或干燥变形,已经成为制约凝胶材料深入应用的瓶颈难题。尽管已经开发了多种策略来提高凝胶的稳定性,然而,从热力学角度来看,如果凝胶中溶剂的含量偏离了聚合物的平衡溶胀状态,溶剂将不可避免的发生迁移。因此,若要准确控制凝胶中的溶剂含量,保持高稳定性,需要有效抑制溶剂迁移的动力学过程。
基于“分子阻塞”超分子机制的有机凝胶构建思路。(论文课题组供图)
机械互锁作用通过分子结构中的几何关系将不同的分子连接起来,这使得非共价连接的分子,能够保持稳定的聚集状态。西安交通大学化学学院“智能高分子”团队吴宥伸副教授和张彦峰教授,从机械互锁超分子原理中汲取灵感,提出了“分子阻塞”超分子机制,利用溶剂分子与交联网状结构之间的尺寸差异带来的阻滞,有效抑制溶剂在凝胶内的迁移。
通过设计和合成分子尺寸超过1.4 nm的液态支链柠檬酸酯(branched citrate ester, BCE),并将这种大体积分子作为溶剂与交联聚脲原位聚合,制备获得系列新型“分子阻塞”凝胶。“分子阻塞”凝胶具有与普通聚合物或弹性体相媲美的卓越稳定性,可储存10个月而无任何形貌或力学性能改变,并能耐受高温烘烤,保持质量和性能的稳定。特别是“分子阻塞”凝胶的杨氏模量能够在1.3 GPa至30 kPa的大范围内连续调控,变化幅度达到创纪录的43000倍,有效覆盖了现有交联树脂、塑料、弹性体和凝胶的范围。
同时,“分子阻塞”效应作为一种非共价耗散机制,赋予了凝胶材料独特的粘弹性力学特性,使其具有高阻尼,达到和超过了商业化的聚氨酯和聚脲材料。
上述研究成果,近期发表于《先进材料》,西安交通大学化学学院为第一单位,西安交通大学生命学院为合作单位。论文第一作者为化学学院吴宥伸副教授,论文通讯作者为化学学院副院长张彦峰教授。这一研究受到了国家自然科学基金和西安交通大学分析测试中心的支持。
[来源:中国科学报]
2024.07.01
西安交大《自然·通讯》:百纳米级金刚石颗粒自驱动进入钢铁晶体
2024.06.12
958万!山东省食品药品检验研究院省级药品检验能力建设仪器设备采购项目
2024.06.01
2024.04.30
2024.04.23
2024.04.09
版权与免责声明:
① 凡本网注明"来源:仪器信息网"的所有作品,版权均属于仪器信息网,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用。已获本网授权的作品,应在授权范围内使用,并注明"来源:仪器信息网"。违者本网将追究相关法律责任。
② 本网凡注明"来源:xxx(非本网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责,且不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。如其他媒体、网站或个人从本网下载使用,必须保留本网注明的"稿件来源",并自负版权等法律责任。
③ 如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起两周内与本网联系,否则视为默认仪器信息网有权转载。
谢谢您的赞赏,您的鼓励是我前进的动力~
打赏失败了~
评论成功+4积分
评论成功,积分获取达到限制
投票成功~
投票失败了~