中科院蘭州化學(xué)物理研究所先進潤滑與防護材料研發(fā)中心在二氧化硅交聯(lián)形狀記憶聚合物(SMP)研究方面取得新進展。
研究人員利用聚己內(nèi)酯(PCL)作為軟段，合成了具有良好機械強度和形狀記憶性能的二氧化硅交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)聚合物SiO2–SMP。SiO2–SMP 制備過程如下：1）利用自制的單分散二氧化硅膠體球的表面羥基引發(fā)ε-已內(nèi)酯開環(huán)聚合，合成核殼結(jié)構(gòu)的微球SiO2@PCL；2）利用二異氰酸酯的異氰酸根連接兩個SiO2@PCL末端羥基，形成SiO2–SMP交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)聚合物。室溫下，SiO2–SMP 的彈性模量和拉伸強度均得到很大提高，分別為500MPa和90MPa。通過調(diào)節(jié)二氧化硅微球的大小和PCL的分子量可改變該形狀記憶聚合物的機械和形狀記憶性能。
作為刺激-感應(yīng)智能材料，形狀記憶聚合物在生物醫(yī)藥和紡織材料領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。然而，其機械性能較合金材料小，在一定程度上限制了其使用。因此，發(fā)展具有高強度的形狀記憶聚合物具有重要意義。然而，現(xiàn)有制備高強度的SMP材料存在一定缺陷，如丙烯酸系列具有高強度但斷裂伸長率低、多種復(fù)合材料的制備方法復(fù)雜等。
該項工作得到了國家杰出青年科學(xué)基金、國家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體科學(xué)基金和國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃項目的支持。研究結(jié)果發(fā)表在近期出版的J. Mater. Chem. (J. Mater. Chem., 2011, 21, 9073–9078) 。
SiO2–SMP合成示意圖
