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離子液體增韌的玻璃態凝膠

2024-07-25 14:25:55 sh默尼 13
玻璃態聚合物的應用與其機械性能息息相關，由于聚合物鏈之間的強相互作用，玻璃態聚合物普遍是剛性的（模量約為1 GPa）和難以斷裂的（10-100 MPa的斷裂強度）。將玻璃態聚合物浸泡在液體中使其溶脹就會形成聚合物凝膠，隱形眼鏡就是很常見的水溶脹的聚合物凝膠。凝膠中溶劑可以降低聚合物鏈之間的相互作用從而軟化聚合物網絡，降低材料的機械性能。凝膠的模量通常為0.0001 GPa，斷裂強度＜1 MPa。相對于玻璃態聚合物，模量的降低可以將材料的拉伸性能提高1到2個數量級，這樣就能拓展額外的功能（例如作凝膠電解質）。

用離子液體增韌的玻璃態凝膠，在優化的濃度配比下，離子液體與聚合物鏈形成豐富而強烈地非共價相互作用，從而賦予凝膠玻璃態性質，使其在具有與玻璃態聚合物相似模量和強度的同時也能保持凝膠的可延展性。增韌的機理是，離子液體中的陽離子起到了交聯劑的作用，通過調整單體與離子液體的比例，可以改變單位體積內高分子聚合物鏈的數量，從而調整機械性能。由于這種離子液體溶劑和聚合物鏈之間豐富的靜電相互作用（離子-離子或離子-偶極相互作用）使得凝膠玻璃化轉變溫度（Tg）仍高于室溫，具備形狀記憶和自愈功能。玻璃狀凝膠通過含有單體丙烯酸（AA）、交聯劑N，N′亞甲基雙（丙烯酰胺）（MBAA）、光引發劑（Irgacure 2959，I2959）和離子液體甲基三丁基膦磷酸二甲酯鹽（PP）的溶液的一步光聚合形成所得凝膠具有高液體含量（>54wt%）并且高度透明。這些凝膠顯示出類似熱塑性塑料的模量（約1 GPa）、屈服強度（>35 MPa）和類似凝膠的延伸率（>300%）。


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