哈佛大学的研究人员申请了自愈橡胶的专利

哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)的研究人员开发了一种新型橡胶,这种橡胶与天然橡胶一样坚韧,但也可以自我修复( 橡胶世界 ). 该研究发表在《先进材料》上。不需要自愈材料w; researchers at SEAS have developed self-healing hydrogels, which rely on water to incorporate reversible bonds that can promote healing.

但是,事实证明,在干燥材料(例如橡胶)中的工程自愈特性更具挑战性。这是因为橡胶是由通常通过永久性共价键连接的聚合物制成的。尽管这些纽带非常牢固,但一旦断开就永远不会重新连接。为了使橡胶能够自我修复,团队需要使连接聚合物的键可逆,以使键断裂并重整。 SEAS的博士后研究员,论文的相应作者蔡立恒说:“先前的研究使用可逆的氢键来连接聚合物以形成橡胶,但可逆的键本质上比共价键弱。”

“这提出了一个问题,我们可以做些艰难的事情,但仍然可以自愈吗?”蔡与中国四川大学的客座教授吴进荣,马林克罗德物理与应用物理教授戴维·魏茨(David A. Weitz)共同开发了一种具有共价键和可逆键的混合橡胶。 Cai在理论上提出了将共价键和可逆键混合以制成坚韧,自愈橡胶的概念,但由于共价键和可逆键不喜欢混合,因此从未进行过试验。

蔡说:“这两种类型的债券本质上是互不相溶的,就像油和水一样。”因此,研究人员开发了一种分子绳,将这两种类型的键连接在一起。这条绳子称为无规支链聚合物,可以使两个先前不可混合的键在分子尺度上均匀混合。通过这样做,他们能够制造出透明,坚韧,自愈的橡胶。

当施加力时,典型的橡胶倾向于在某些应力点处破裂。拉伸时,混合橡胶会在整个材料中形成所谓的裂纹,类似于裂纹,但通过纤维束连接在一起。这些裂缝会重新分配应力,因此没有会​​导致灾难性破坏的局部应力点。释放应力后,材料会恢复其原始形状,并且裂纹会愈合。哈佛大学技术发展办公室已为这项技术申请了专利,并正在积极寻求商业化机会。