可於室溫下自行修復之塑膠,並具有優異疲勞耐性

 

刊登日期:2022/4/25
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東京大學開發了一項可在30℃左右發揮修復性之自行修復塑膠。研究團隊將兩種類型的聚硫脲(Polythiourea)予以混合,進而使其兼具修復機能與強度。每當升溫至修復溫度以上時,裂痕得到修復,將能藉此形成優異的疲勞耐性,未來可望適用於建材、汽車零組件等長時間使用的部材。

東京大學利用了聚醚硫脲(Polyether Thiourea)、聚烷基硫脲(Polyalkyl Thiourea)混合後製成塑膠。聚醚硫脲可從8℃的低溫開始自行修復,但在潮濕環境中有吸收水分而失去堅固性的問題。而聚烷基硫脲即使在潮濕環境中也不會吸濕,仍可保持其堅固性,但加熱未達到92℃則無法修復。因此研究團隊將2種高分子予以混合,進而開發出在抑制吸濕性的同時,可在室溫左右的條件下發揮自行修復機能的樹脂。

修復溫度約為30℃時,表示硬度的楊氏模數(Young's modulus)為1.0 GPa,相當於聚丙烯。拉伸強度為50 GPa,此數值則優於聚丙烯。將新塑膠材料切斷後,在約30℃的溫度下讓塑膠斷面予以壓接,斷面即相互連接起來。東京大學表示,無數聚合物鏈露出於斷裂面上,而這些鏈相互滲透並回復分子間的氫結合,進而形成自行修復。若裂痕能在使用環境的溫度範圍內自然修復的話,將可防止因破損斷裂導致事故的發生。今後將進一步展開疲勞測試,若能延長結構零組件的塑膠使用壽命,將可有助於解決廢塑膠問題。


資料來源: https://www.nikkan.co.jp/articles/view/631418
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