一种由普通化学品制成的坚固的自修复聚合物

RIKEN的材料科学家首次使用现成的化合物创造了一种自修复聚合物。他们使用的策略有望提高耐久性并最大限度地减少各种商业聚合物对广泛应用的环境影响。

能够在受损时自我修复的聚合物将持续更长时间，从而降低成本和环境负担。目前生产自修复聚合物的策略主要采用可逆化学反应，但这通常需要复杂的合成过程。此外，基于化学反应的自愈机制在某些环境中可能不起作用，例如在水和酸性和碱性溶液中。

理想情况下，材料科学家希望使用简单的合成工艺从现成的材料中生产出能够在各种条件下自我修复的聚合物。

聚烯烃，包括聚乙烯和聚丙烯，是世界上最普遍的合成聚合物。“聚烯烃无处不在;它们用于食品包装、服装、汽车以及电子和医疗设备，”RIKEN可持续资源科学中心的ZhaominHou说。“制造可自我修复的聚烯烃将提高许多应用中使用的材料的使用寿命、安全性和环境影响。”

现在，Hou和他的同事们已经成功地制造出一种聚烯烃聚异戊二烯——橡胶乳胶的合成等效物，用于轮胎、橡皮筋和鞋底——具有强大的物理自愈机制。重要的是，它们的自愈聚异戊二烯是由与普通聚异戊二烯相同的结构单元——异戊二烯生产的。

为了展示他们的聚合物的自我修复能力，该团队将一块聚合物切成两半，然后将两块在室温下放置一分钟。愈合后的样本可以承受高达2.5公斤的重量而不会撕裂。

他们成功的秘诀在于使用稀土催化剂生产两种不同微观结构的聚异戊二烯的混合物。一种微观结构相对较硬，而另一种则较软。硬微结构与软微结构的比例约为7:3对于自修复性能而言是最佳的。该团队怀疑硬微结构连接在一起以提供连接分子的点，并且该网络会引起自我修复。

“最终目标是使用容易获得的商品单体来生产坚韧的自修复聚合物，这些聚合物能够在没有任何外部输入的情况下在现实环境中遭受机械损坏时自发修复，”Hou说。“我们相信这项工作提供了前所未有的见解来帮助实现这一目标。”

这项工作发表在《德国应用化学》杂志国际版上。