廣泛應(yīng)用的傳統(tǒng)熱固性環(huán)氧樹脂由于其優(yōu)越的特性，如出色的穩(wěn)定性、機(jī)械可靠性等，在新材料方面被廣泛應(yīng)用。然而，脆性仍然是其廣泛應(yīng)用中的薄弱點(diǎn)。近年來，高性能環(huán)氧樹脂的設(shè)計(jì)及制備如高韌性的環(huán)氧樹脂仍是需要深入研究的熱點(diǎn)課題。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工與化學(xué)學(xué)院胡楨教授團(tuán)隊(duì)長期從事復(fù)合材料領(lǐng)域高性能增強(qiáng)體的研究工作。在此，開發(fā)了一種通過硫醇-環(huán)氧點(diǎn)擊化學(xué)將鄰苯二酚基團(tuán)引入聚合物結(jié)構(gòu)的合成策略，將共價(jià)鍵和鐵-鄰苯二酚金屬配位鍵相結(jié)合，建立了由兩類交聯(lián)組成的材料。環(huán)氧樹脂保留了可與商業(yè)樹脂相媲美的有利的熱性能，機(jī)械測試顯示設(shè)計(jì)的環(huán)氧樹脂表現(xiàn)出很高的延伸性，例如它可以被拉伸到100％以上，斷裂強(qiáng)度為31.16兆帕，同時(shí)在50％的應(yīng)變下經(jīng)過5個(gè)循環(huán)后拉伸強(qiáng)度可以保持90.53％。與此同時(shí)，該材料還展現(xiàn)了良好的光熱轉(zhuǎn)換，以及對熱或光等特定環(huán)境變化響應(yīng)的形狀記憶性能。這些行為進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了動(dòng)態(tài)坐標(biāo)鍵在制備多功能環(huán)氧樹脂材料中的效用，這可能會(huì)被應(yīng)用于智能設(shè)備和先進(jìn)材料。

通過拉伸實(shí)驗(yàn)來描述鄰苯二酚改性的環(huán)氧樹脂的機(jī)械性能（圖1），在應(yīng)變?yōu)?0%的情況下， 5次加載-卸載循環(huán)后樣品仍能保持90%以上的抗拉強(qiáng)度。

圖1 改性環(huán)氧樹脂樣品的力學(xué)性能表征及循環(huán)拉伸性能結(jié)果圖

同時(shí)發(fā)現(xiàn)改性后的環(huán)氧樹脂具有一定的光熱轉(zhuǎn)換能力，循環(huán)5次輻照之后，熱轉(zhuǎn)換性能沒有明顯的下降。另外還進(jìn)行了根據(jù)其光熱和形狀記憶特性設(shè)計(jì)了一個(gè)紫外線反應(yīng)燈泡開關(guān)，由于其良好的韌性，可以設(shè)計(jì)成任何形狀（圖2）。利用光熱效應(yīng)，通過為目標(biāo)應(yīng)用選擇合適的光源，不僅可以改變紫外線波段的可調(diào)節(jié)響應(yīng)性，也可以改變可見光波段的響應(yīng)性。這表明所設(shè)計(jì)的鄰苯二酚改性環(huán)氧樹脂是一種非常有前途的智能材料基體，可以構(gòu)建具有可調(diào)控功能的設(shè)備。

圖2?光熱和形狀記憶特性性能測試

該工作以“Catechol-Modified Epoxy Backbones for Multifunctional and Ultra-Tough Thermoset”為題發(fā)表在《Chemical Engineering Journal》上（Chem. Eng. J. 455 (2023) 140889）。論文第一作者為哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工與化學(xué)學(xué)院博士生沈一博，通訊作者為胡楨教授。

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