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超高应变生物基形状记忆聚合物！
发布时间：2020-09-03     作者：harry   分享到：
外观记忆的英文整合物（SMP）被看做一种双相工作体系，它由另个可逆反应性相和另个进行固定相构成的。在给予适当的异常促进的效应下，SMP才能保持从永远外观改为临时仓库外观的可逆反应性转化。近近些年来来，高应变速率SMP的总是开发查证了其在智慧艺术涂料、机构市政工程和可穿着机等行业中具超好的成长性。同时，多半数过程有力论述的可微菌物吸附SMP都具特别低的断生长率（EAB，大多数不超过300％）和/或很低的可回复性（50％）。这是可能这些一直有的异质性会会导致其机功效偏弱，使其在微菌物和医学检验行业的技术应用给予局限。这样，探索大规模、低成本和**率的方法来制备具有可恢复性能的超高应变生物基SMP将是一个紧迫的问题。


郑州市学校陈金周硕士生导师、刘旭影硕士生导师和刘浩副硕士生导师等人采用了**性的納米相提取调变配位聚合机制，提出了新一种低代价、可面积化且工作环境融洽的最简单的方法来**地光催化原理很高应变力（＞700％）和高回笼率 （＞98％）的生物体基SMP。此外，作者采用无光刻方法代替常规的压印或光刻技术，在所得表面上形成了明确的生物启发性微/纳米结构，可实现宽范围的可逆润湿性调控。其水接触角变化范围为135°至48°，具有独特的集水或/和斥水能力，可以满足智能皮肤的要求。该研究以题为“Inhibited-nanophase-separation modulated polymerization forrecoverable ultrahigh-strain biobased shape memory polymers”的论文发表在《Materials Horizons》上。
【**相分离出来调整缔合（INSMP）】
图1a显示了所有单体的分子结构及其相应的分子模型。作者将柠檬酸（CA）添加到熔融的1,10-癸二醇（DD）中，通过原子力显微镜在横截面上观察到长度为100-200 nm的分离相（图1b），这导致了双峰微观杨氏模量分布。为了形成均匀的CA分子分布和较小的浓度梯度来调节后续的聚合反应，作者在单体中添加了高极性1,4-丁二醇（BD）充当表面活性剂，将CA从富相转移到贫相，从而在预聚物中形成均相，并具有细微的溶解度梯度，从而生成了无清晰相界的聚（1,4-丁二醇/ 1,10-癸二醇-柠檬酸）聚合物（PBDC），如图1c所示。因此，添加BD可以**不希望的纳米相分离。需要指出的是，INSMP只是在空间上调节化学链段（CA、DD和BD）的分布，但是会稍微改变化学键合基团（羟基，羰基和羧酸根）的比例。
图1 使用INSMP制成SMP的聚合物模式的示想法图
【机器能和外形记性动作】
7％-PBDC聚合物的**应力-应变曲线如图2a所示。当BD的摩尔比为7％时，更大断裂应变达到初始长度的770％，这是当前生物基SMP中记录的更大值。作者将这种现象的机理理解为：少量的BD作为交联剂，在相分离过程中扩散到固定相和相邻两相的界面中，从而导致PBDC聚合物的应变增加。而且，负载的BD改善了大分子的分布，从而调节了两相之间的平衡。作者通过动态力学分析（DMA）研究了PBDC聚合物的形状记忆过程。7％-PBDC聚合物的特征温度-应力-应变曲线如图2b所示。结果表明7％-PBDC聚合物显示出良好的形状记忆能力，具有较高的可恢复性。综上所述，添加少量的BD可以**增强其机械性能，但几乎不限制其记忆能力。
图2 PBDC水滑石物的机戒功能和图型记忆力情形
【生物体收获的操作】
为了证明可逆超高应变SMP的实际应用，作者通过无光刻方法在41％PBDC的表面上制备了微/纳米结构，以制备仿生竹节叶的生物启发性薄膜，如图3a所示。重复的微/纳米结构赋予了SMP强大的斥水性，水接触角（WCA）从63°攀升至135°（图4a）。而且随着应变（e）的变化，水接触角可以从135°（e=0％）调整为48°（e=68％）。这种现象主要是由于微/纳米结构的间距在拉伸和恢复过程中在一定范围内逐渐变大或变小。因此，该研究实现了受启发的PBDC聚合物表面可逆的润湿性调控。此外，7％-TS-PBDC聚合物的表面润湿性不仅可以可逆调节，还显示出高的循环稳定性，这主要归因于INSMP策略产生了具有均一分布的单体和化学键的均相。
图3可回收超高应变SMP表面上无光刻的生物启发性微/纳米结构制备
图4受怪物教益的PBDC汇聚物外面的可逆性润湿性可以调整性
归纳总结：原作者按照INSMP思路光催化原理了具备有不可逆转超多应变力的生物工程基的形状记录缔合物。PBDC需要的的汇聚物以kg级总量分解，分开 以CA和1,10-癸二醇为刚性基础骨架和变换剂，以1,4-丁二醇（BD）最为相调低剂，所得的汇聚物呈现出770％的非常高应对和98％的非常高可逆转性性。前者，按照与形状图片大全记忆法调节作用涉及到的无光刻方式方法，PBDC膜外表实行了从135°的间距疏水模式到48°的亲水模式的宽时间范围可逆转性润湿性调节，具差异化的的集水或/和斥水特性，这为自动化新皮肤的科研开发能提供了有实力的路径。