基于石墨烯的自愈3D打印聚氨纳米复合材料

科学领域:

• 材料科学
• 聚合物化学
• 纳米技术

背景情况:

• 聚氨 (PU) 材料被广泛使用,但往往缺乏强大的自我修复能力.
• 开发具有改进的机械和再生性能的先进PU纳米复合材料对于下一代材料至关重要.

研究的目的:

• 合成和表征新型聚氨纳米复合物,其中包括尿素和石墨烯纳米粒子.
• 评估这些新材料的热,机械,化学和自我愈合特性.
• 研究石墨烯含量和3D打印对自愈性能的影响.

主要方法:

• 聚氨纳米复合物的双步合成,使用聚α,ω-二[基乙烯基酸盐]二醇.
• 加入1-3%的石墨烯纳米粒子和尿素-胺以增强结合.
• 使用机械测试,热分析和自愈效率评估进行表征.
• 评估3D打印的可加工性及其对材料再生的影响.

主要成果:

• 所有合成的纳米复合材料都表现出高自愈效率,范围在88-91%.
• 含有2%石墨烯的聚氨具有最高的初始机械强度 (约5MPa),与原始PU (约2MPa) 相比显著改善.
• 在80°C的温度下,伤口在1小时内完全愈合,这表明愈合时间很快.
• 3D打印没有对自愈特性产生负面影响, 证实了材料的可加工性.

结论:

• 开发的聚氨纳米复合材料具有出色的自我修复能力和增强的机械强度.
• 加入石墨烯纳米粒子和使用新型聚合物是提高PU性能的有效策略.
• 该材料通过3D打印的可加工性为需要复杂的几何形状和自主修复的多种应用开辟了道路.