国外最先进的水生态修复（在空气中及水下可自然附着粘合的新合成材料）

小君 2023-04-27 08:05:37 208

国外最先进的水生态修复（在空气中及水下可自然附着粘合的新合成材料）在空气中可自然附着粘合的新合成材料，可实现肢体修复材料科学与工程系教授Svetlana Sukhishvili博士——该研究的通讯作者表示该新合成材料其他令人希望的特性，例如3D可打印性和在几秒钟内自我修复的能力，使其不仅适用于更逼真的假肢和软机器人，而且还非常适合广泛的军事应用，例如飞机和未来派的敏捷平台自愈飞机机翼。动态共价聚合物网络为弱的层间附着力提供了解决方案，同时实现了3D打印材料的可再加工性。特别适用于可印刷材料的反应是基于狄尔斯-阿尔德反应(Diels – Alder(DA))——又名双烯合成，是1928年由德国化学家奥托·迪尔斯（Otto Paul Hermann Diels）和他的学生库尔特·阿尔德（Kurt Alder）发现的，他们因此获得1950年的诺贝尔化学奖。它由共轭双烯与烯烃或炔烃反应生成六元环的反应，是有机化学合成反应中非常重要的形成碳碳键的手段之一，也是现

江苏激光联盟导读：

据悉，2020年5月于Advanced Functional Materials 上发表的《A Tailorable Family of Elastomeric‐to》一文由来自德克萨斯A&M大学和美国陆军研究、发展与工程司令部(RDECOM)陆军研究实验室(ARL)的研究人员创建了一系列合可3D打印的，可自我修复的，可回收的成材料，其质地从超软到极硬，并且它们在空气或水下自然地彼此粘附。

大自然为人类肢体绘制的蓝图是精心分层的结构，坚硬的骨头包裹在不同的软组织(如肌肉和皮肤)中，彼此完美地结合在一起，并且具有内在的愈合作用。然而，用合成材料模仿这些生物启发性的行为仍然具有挑战性。常规的模塑和减材制造技术在实现对材料性能的局部控制方面不足。尽管可以使用旋涂或具有不同成分的进料混合材料来创建先进的梯度软材料，但是直到3D打印技术问世，控制材料成分和所有三维属性的前景才得以打开。

目前，复杂形状的多材料物体可以使用先进的印刷技术制造，例如悬浮式附加层挤出制造，其采用复杂的液体油墨配方。油墨的流动性是通过溶剂液体单体来实现的，这些溶剂液体单体的原位聚合或后聚合有助于在逐层印刷过程中实现良好的层间粘合。相比之下，使用更简单的3D打印技术，如熔融沉积建模(FDM)，很难实现良好的层间结合。FDM技术依赖于热塑性聚合物长丝或其纳米复合材料的使用，与其他3D打印技术相比，它是最简单和最具成本效益的。然而，无溶剂树脂的高粘度会导致在逐层沉积过程中层间粘合不良，导致FDM印刷物体的机械强度与使用传统成型技术制造的物体相比显著降低。一种提高印刷物体层间强度的方法包括光聚合树脂会产生不可再加工的永久交联材料，另一种基于光热活性无机添加剂的方法需要后处理，并且会对材料性能和可再加工性产生负面影响。

动态共价聚合物网络为弱的层间附着力提供了解决方案，同时实现了3D打印材料的可再加工性。特别适用于可印刷材料的反应是基于狄尔斯-阿尔德反应(Diels – Alder(DA))——又名双烯合成，是1928年由德国化学家奥托·迪尔斯（Otto Paul Hermann Diels）和他的学生库尔特·阿尔德（Kurt Alder）发现的，他们因此获得1950年的诺贝尔化学奖。它由共轭双烯与烯烃或炔烃反应生成六元环的反应，是有机化学合成反应中非常重要的形成碳碳键的手段之一，也是现代有机合成里常用的反应之一。该反应有丰富的立体化学特性，兼有立体选择性、立体专一性和区域选择性等。该反应的可逆性可用于制造一系列具有独特特性的聚合物材料。这些材料的最显著的特征是，虽然它们通过共价键网络稳定，因此在环境条件下类似于传统的热固性材料，但是它们可以通过加热到破坏共价键网络的高温，然后冷却到环境温度来重塑。

最近，DA反应的优势被用来实现3D打印网络。在该研究中，来自德克萨斯A&M大学和美国陆军作战能力发展司令部陆军研究实验室的研究人员探讨了可逆的共价DA反应，以引入一系列可重印的共价交联聚合物网络。通过调整单一聚合物的化学性质，创建了一系列合成材料，其质地从超软到极硬。这些材料是3D可打印的，可自我修复的，可回收的，并且可以在空气或水下自然地彼此粘附。

国外最先进的水生态修复（在空气中及水下可自然附着粘合的新合成材料）(1)