金勇教授团队综述：室温自修复聚氨酯的合成、自修复机理及应用

点击数：14912022-09-20 00:00:00　来源: Collagen and Leather

新闻摘要:近日，金勇教授团队在生物质科学领域国产英文学术期刊Collagen and Leather发表了题为“A review on room-temperature self-healing polyurethane: synthesis, self-healing mechanism and application”的综述，第一作者为博士研究生李宇鹏。该综述作为Feature Article在期刊主页重点呈现。

  聚氨酯以其优异的机械强度、良好的耐磨性、韧性、低温柔性等特点在涂层、粘合剂、纺织、柔性电子和生物材料等许多领域得到了广泛的应用。近年来，室温自修复聚氨酯受到了特别的关注，这是因为室温自修复聚氨酯材料可以在温和的条件下修复裂纹和损伤并恢复原来的功能，延长了材料的使用寿命，降低了维护成本。基于此，四川大学 金勇 教授团队在生物质科学领域国产英文学术期刊Collagen and Leather发表了题为“A review on room-temperature self-healing polyurethane: synthesis, self-healing mechanism and application”的综述，第一作者为博士研究生李宇鹏。该综述作为Feature Article在期刊主页重点呈现。

  同时，该综述作为封面文章用于纸质刊发行。 

  该综述在课题组相关室温自修复聚氨酯研究论文（J Mater Chem A. 2020, 8(14): 6757-6767; ACS Appl Mater Inter. 2020, 12(5): 6383-6395; Polym Chem. 2020, 11(34): 5463-5474; Polymer. 2020, 190: 122199）的基础上，介绍了基于动态共价键、非共价键以及多种动态键结合的室温自修复聚氨酯的合成方法和修复机理，并对其力学性能、修复效率和修复时间进行了详细的描述，然后总结了室温自修复聚氨酯在皮革涂层、光致发光材料、柔性电子设备和生物材料等领域的最新应用，最后讨论了室温自修复聚氨酯面临的挑战并展望了未来的发展方向，可为室温自修复聚氨酯的发展提供有价值的参考。

  在过去的几年中，基于不同动态化学键以及多动态键协同作用的室温自修复聚氨酯得到了快速发展，极大提升了室温自修复聚氨酯的修复效率和机械性能，促进了其在多个领域的应用。该综述首先全面概述了用于构建室温自修复聚氨酯的动态化学键的种类、优缺点和应用效果，涵盖了动态共价键（如:双硫键、双硒键、双碲键、亚氨键、环硼氧烷键和烷氧基胺键）、动态非共价键（如：多重氢键、配位键和离子键）和双/三动态键（氢键/配位键、氢键/共价键、氢键/配位键/共价键）。


  接着，该综述介绍了室温自修复聚氨酯在皮革涂层、光致发光材料、柔性电子设备和生物材料的应用情况，分析了目前应用面临的局限性和挑战主要有：（1）室温自修复聚氨酯涂层功能单一；（2）单色发光容易被伪造；（3）导电材料与聚氨酯基体的相容性需要提高；（4）应用于不同组织中室温修复聚氨酯材料需要进一步探索。


总结与展望：近年来，随着新的修复机制和策略的采用，聚氨酯材料的力学性能和室温自修复能力都得到了显著提升。然而为了满足实际应用需求，后续仍需提出新的策略来解决聚氨酯材料无法兼具快速室温自修复与高力学性能这一难题。合成室温自修复聚氨酯往往涉及复杂的步骤和昂贵的功能单体。所以，采用简单、低成本的方法制备室温自修复聚氨酯对未来的工业化生产具有重要意义。当然，合成化学和超分子化学的发展为解决上述问题提供了新机遇。同时需要重点指出的是，当前单一的自修复功能已无法满足材料高值化发展要求。因此，在室温自修复聚氨酯材料中引入更多功能，对其在未来人工智能、生物医学工程、高级防伪等高科技领域推广应用至关重要。


Reference

A review on room-temperature self-healing polyurethane: synthesis, self-healing mechanism and application
Yupeng Li, Yong Jin*, Wuhou Fan and Rong Zhou


文章链接：

https://doi.org/10.1186/s42825-022-00097-0



期刊简介：

Collagen and Leather，原名Journal of Leather Science and Engineering（纸质刊已启用新名称，网络版将于2023年初启用新名称），是在中国科技期刊国际影响力提升计划高起点新刊项目资助下创办的胶原与皮革领域重要学术期刊。由教育部主管，四川大学主办，Springer合作出版，主编为中国工程院院士 四川大学 石碧 教授和英国北安普顿大学 终身名誉教授Anthony Dale Covington。2019年7月创刊，文章篇均引用率超过5.6，目前已被DOAJ和Scopus数据库收录，正在申请进入ESCI、EI、中国科技核心期刊等数据库。


期刊主页：

https://jlse.springeropen.com/



微信公众号：Collagen and Leather