利用二氧化碳即可自我修復之彈性體

 

刊登日期:2019/6/19
  • 字級

岐阜大學利用二氧化碳氣體開發了一項可迅速自我修復之氣體可塑性矽彈性體「PDMS-xNa」。置於常溫、常壓的二氧化碳環境下,彈性體軟化後,損傷處經過約8個小時就可以完全恢復,雖然耗費時間,但即使是在冰點以下也具有自我修復機能。雖然目前已有透過光線或熱能觸發自我修復機能的聚合物材料,但透過二氧化碳自我修復的彈性體則是世界首度出現。

PDMS-xNa是無色透明的彈性體,係在聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane;PDMS)導入少量的羧基(COOH),並將其中一部份以氫氧化鈉(NaOH)中和進行合成。未中和與被中和的羧基各自形成離子性凝集體,透過聚合物架橋製成彈性體。

架橋強度適度地變弱,即使在空氣中,也會因聚合物的熱運動讓架橋構造緩緩地產生重組,尤其是在二氧化碳環境下,聚合物的架橋強度變得更弱,加速了架橋構造的重組,進而促進了顯著的可塑化,而可塑化也就是自我修復的起源。

將80%的羧基予以中和後的PDMS-80Na,在二氧化碳環境下,也就是在空氣中的10倍速度,大約8小時達成了完全修復。此外,在零下10℃時,3天後的修復率為90%;零下20℃則是在1周後達到50%的修復率。

既有的自我修復材料會有因為熱能影響製品機能的疑慮,以光照射製品內部則又有其困難之處,而二氧化碳幾乎不會對機能造成影響,且能夠迅速滲透到內部,因此可望廣泛應用於穿戴式裝置、感測器、人工皮膚、異種材料接著劑等各類用途。


資料來源: 化學工業日報 / 材料世界網編譯
分享