具有自主自愈和抗蠕变性能的3D打印建筑硅酮

具有自主自愈和抗蠕变性能的3D打印建筑硅酮

         自修复聚合物是一种有吸引力的材料，因为它们能够在物理损伤后恢复结构和性能，从而提高功能器件的寿命。已经利用了几种物理和化学过程来实现聚合物中的自修复，包括大分子的链间扩散、共价或超分子聚合物中的分子重排、形状记忆效应和引发的包封反应物种的释放。 通过可逆共价键或超分子键交联的聚合物网络特别令人感兴趣，因为它有可能通过分子设计实现固有的自修复能力。超分子化学已被广泛用于设计具有弱可逆键的聚合物网络，例如，涉及π-π堆叠、协同氢键、金属配体配位和宾主相互作用。通过使用动态共价部分，如二硫化物、Diels-Alder加合物、亚胺和硼酸酯，设计空间也扩展到更强的键。与超分子聚合物中通常存在的弱可逆键相反，包含强键和动态键的共价适应性网络允许聚合物网络通过简并和离解交换反应改变其拓扑结构。最近，通过在温度诱导的拓扑变化期间提供恒定数量的共价交联，已经探索了简并共价适应性网络来制备显示热塑性材料和热固性材料组合的动态聚合物。这些动态聚合物（也称为玻璃化聚合物）的粘弹性和自修复性能由聚合物链的玻璃化转变（Tg）和拓扑冻结转变（Tv）温度决定。虽然Tg反映了大分子链变得可移动的温度，但Tv表示在实验可获得的时间尺度内发生简并交换反应所需的最低温度。

         能够恢复功能并延长软设备寿命的自愈性硅酮在许多应用中具有巨大潜力。然而，目前可用的硅酮需要在使用过程中被触发以自愈或遭受蠕变引起的不可逆变形。在本工作中，提出了一个平台来设计和打印在分子和结构水平上编程的硅树脂物体，以在室温下实现自修复，同时抵抗蠕变。在分子尺度上，二氧杂环戊环部分被掺入硅酮中以合成自修复玻璃化物，而传统的共价键被用来制造抗蠕变弹性体。当以较粗的长度尺度组合成结构印刷部件时，层状材料在室温下表现出快速愈合，而不影响从共价聚合物网络获得的弹性恢复。打印了患者专用的血管模型和流体室，以展示结构硅酮在使用分子设计的弹性体材料制造损伤弹性功能装置方面的潜力。

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202306494