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第一作者：Yuran Shi

通訊作者：鮑哲南

通訊單位：斯坦福大學(xué)

論文速覽

形狀記憶聚合物（SMPs）在刺激觸發(fā)后可以恢復(fù)到其原始形狀，但通常致動能量密度較低（《1 MJ/m³）并且缺乏自愈能力。近日斯坦福大學(xué)鮑哲南團(tuán)隊開發(fā)了一種新型的周期性動態(tài)聚合物，這些聚合物具有高可調(diào)諧性、高形狀記憶能量密度和自愈合能力。

研究團(tuán)隊展示了高能量密度形狀記憶輔助自愈合（SMASH）技術(shù)，能夠修復(fù)傳統(tǒng)自愈合機(jī)制無法修復(fù)的宏觀損傷。通過調(diào)節(jié)聚合物中的氫鍵單元，實(shí)現(xiàn)了從60°C到25°C的啟動溫度調(diào)節(jié)，同時保持了原始聚合物80%的能量密度，并在70°C的可達(dá)溫度下實(shí)現(xiàn)自愈合。

利用這種自愈合、高能量的聚合物，研究者快速修復(fù)了宏觀薄膜損傷（例如，厘米級刀割損傷），在沒有高能量形狀記憶輔助自愈合行為的聚合物中，這是不可能實(shí)現(xiàn)的。

此外，研究者還使用這種自愈合聚合物制造了具有高循環(huán)性和靈敏度的自愈合力傳感器，為智能、耐用的可穿戴設(shè)備創(chuàng)造了重要的進(jìn)步。

圖文導(dǎo)讀

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圖1：PPG-MPU_x-PA_1-x聚合物的分子設(shè)計與SMASH機(jī)制。

圖2：PPG-MPU_x-PA_1-x聚合物的熱和機(jī)械性能。

圖3：PPG-MPU_x-PA_1-x聚合物的流變學(xué)和微觀結(jié)構(gòu)表征。

圖4：PPG-MPU_x-PA_1-x聚合物的形狀記憶性能表征。

圖5：PPG-MPU_0.7-PA_0.3聚合物的SMASH行為和壓力傳感器演示。

總結(jié)展望

本研究的亮點(diǎn)在于開發(fā)了一種具有高能量密度和可調(diào)啟動溫度的形狀記憶聚合物，該聚合物能夠通過SMASH行為修復(fù)宏觀損傷。研究中，通過引入弱氫鍵單元調(diào)整聚合物的Tg和啟動溫度，同時保持了高能量密度，實(shí)現(xiàn)了在接近生理溫度下的形狀記憶和自愈合。

此外，研究者還展示了這種聚合物在制造自愈合力傳感器方面的潛在應(yīng)用，證明了其在可穿戴電子設(shè)備和智能生物醫(yī)學(xué)設(shè)備領(lǐng)域的重要價值。這項工作不僅提供了一種新型的自愈合材料，而且還為設(shè)計具有定制性能的智能聚合物提供了新的策略。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Shape-memory-assisted self-healing of macroscopic punctures via high-energy-density periodic dynamic polymers with tunable actuation temperature

期刊：Matter

原創(chuàng)文章，作者：計算搬磚工程師，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/04/20/41b179b1f3/

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