高分子科学与材料研究部赵宁课题组研制出拉伸倍数超过13,000倍的超拉伸聚合物

  良好的拉伸性是聚合物在柔性电子器件、驱动器以及能量存储等领域应用的必备条件,构筑双网络、纳米杂化以及利用动态化学是提高聚合物拉伸性的常用策略。其中,利用动态相互作用构筑的动态聚合物网络受到广泛关注。动态交联点通过可逆断裂或者动态交换耗散能量,有效防止聚合物材料发生不可逆破坏,从而获得高拉伸性能。

  北京分子科学国家研究中心高分子科学与材料研究部赵宁研究员课题组提出强、弱动态键协同作用获得超拉伸性能的策略。他们采用较弱的离子型氢键和较强的亚胺键交联聚丁二烯(PB),在拉伸过程中,少量的亚胺键用于维持网络结构,避免发生不可逆破坏,而大量的离子型氢键则耗散能量。这两种机制的协同作用使交联PB的最大拉伸倍数超过13,000倍(受仪器量程限制和重力对拉伸性能的影响,尚未达到极限拉伸倍数),这一结果远超过文献报道的高拉伸聚合物(凝胶约210, 本体聚合物约180倍)。 

  相关研究工作近期发表在Adv. Mater. 2019, 31, 1904029, DOI: 10.1002/adma.201904029上。该工作是与西南交通大学崔树勋教授、北京分子科学国家研究中心王建平研究员、向俊锋研究员及麦克马斯特大学史安昌教授合作完成。 

 

图1.聚合物网络结构及拉伸过程示意图