基于二硫键与DA键协同调控的可回收自修复聚氨酯复合薄膜及其海洋防腐应用研究

【字体: 时间:2025年08月01日 来源:Progress in Materials Science 40

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  本文创新性地通过调控低键能二硫键(disulfide bond)与高键能DA键(Diels-Alder bond)的比例,构建了兼具优异力学性能与动态特性的聚氨酯基体,并引入光热转化功能化碳纳米管(F-MWCNT)制备复合薄膜(PU/F-MWCNT)。该材料在3.5 wt% NaCl溶液中浸泡30天后|Z|0.01 Hz提升3个数量级,空蚀/磨蚀质量损失降低46-49%,近红外光照射60秒即可实现90%自修复效率,且通过DA键断裂实现87%强度保留率的循环再生,为海洋工程防腐材料开发提供新策略。

  

亮点
本研究通过分子设计实现"刚柔并济":低键能二硫键赋予材料动态修复能力,高键能DA键保障力学强度,二者协同作用使复合薄膜在严苛海洋环境中展现卓越性能。

物理与化学性质分析
傅里叶变换红外光谱(FT-IR)证实聚氨酯成功合成(图2a):3200-3400 cm-1处N-H伸缩振动峰显示氨基生成,2935 cm-1和2850 cm-1的C-H峰证实烷基链段存在。

结论
基于二硫键与DA键调控策略开发的聚氨酯/碳纳米管复合薄膜(PU/F-MWCNT)展现出三重优势:

  1. 交联结构与碳纳米管屏障效应使|Z|0.01 Hz提升3个数量级
  2. 光热转化实现60秒快速修复(效率达90%)
  3. DA键断裂-重组机制使再生材料保持87%原始强度
    该研究为智能防腐材料开发提供创新范式。
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