高强度,可治愈的,超分子聚合物纳米复合材料

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 聚合物化学 聚合物化学
• 纳米技术 纳米技术

背景情况:

• 超分子聚合物具有独特的自我愈合能力.
• 用纳米材料进行增强可以增强聚合物特性.
• 纤维素纳米晶体 (CNCs) 是可持续的,并且具有理想的机械属性.

研究的目的:

• 通过将CNC纳入超分子聚合物混合物来开发可治愈的纳米复合材料.
• 为了研究CNC内容的变化对纳米复合材料的机械性能和愈合行为的影响.
• 为了确定一个最佳的CNC度,以平衡机械增强和愈合效率.

主要方法:

• 通过π-π相互作用制备超分子聚合物混合物.
• 聚合物矩阵的增强,使用CNC的不同重量百分比 (1.2520.0 wt %).
• 使用溶剂造和压缩成型制造纳米复合材料的制造.
• 评估机械性能 (拉伸模量) 和热愈合行为.

主要成果:

• 同质的纳米复合材料薄膜得到了<10%的重量%的CNCs;异质复合材料形成的重量超过10%.
• 所有纳米复合材料都表现出热愈合能力.
• 与单独的矩阵相比,7.5%重量%的CNC纳米复合材料显示拉伸模量增加了20倍.
• 这种最佳的纳米复合材料在30分钟内在85°C的温度下完全愈合.

结论:

• 用CNC增强的高分子聚合物纳米复合材料提供了显著增强的机械性能.
• 即使有大量的机械增强,也保持了高效的热愈合.
• 开发的纳米复合材料为需要强度和自我修复的先进应用提供了一个有前途的平台.