新型聚合物材料 能拉伸13 000倍

人們生活中常常見(jiàn)到的、具有良好可拉伸性的皮筋、彈力絲、膠膜材料，其拉伸倍數(shù)不超過(guò)數(shù)十倍。然而，中國(guó)科學(xué)家創(chuàng)造了一個(gè)奇跡：研制出了一種可以拉伸13 000倍的聚合物。相關(guān)文章于近日刊登在材料領(lǐng)域國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)材料》上。

材料究竟能夠拉伸多長(zhǎng)？這個(gè)饒有興趣的問(wèn)題對(duì)材料研究人員卻是巨大的挑戰(zhàn)。陶瓷材料的拉伸倍數(shù)通常較小，金屬材料的拉伸倍數(shù)通常不超過(guò)10倍(在某些特殊條件下超塑拉伸也可達(dá)到千倍)，而迄今為止，聚合物本體可拉伸倍數(shù)最高紀(jì)錄約為180倍，凝膠材料拉伸倍數(shù)也不過(guò)210倍。

現(xiàn)在，中國(guó)科學(xué)院的科研人員創(chuàng)出了一個(gè)新紀(jì)錄：首次使聚合物材料的最大拉伸倍數(shù)提升至13 000倍。中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所趙寧研究員/徐堅(jiān)研究員課題組設(shè)計(jì)和制備出一種聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過(guò)強(qiáng)、弱動(dòng)態(tài)鍵的協(xié)同作用，成功地把聚丁二烯(PB)材料的可拉伸倍數(shù)提高到了1萬(wàn)倍以上。這種聚合物材料含有離子型氫鍵和亞胺鍵交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，在特定條件下，網(wǎng)絡(luò)中動(dòng)態(tài)交聯(lián)點(diǎn)通過(guò)可逆斷裂或者動(dòng)態(tài)交換耗散能量，有效防止材料發(fā)生不可逆破壞，因此，在拉伸過(guò)程中少量的亞胺鍵用于維持網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，大量的離子型氫鍵則耗散能量，兩種機(jī)制之間的協(xié)同作用使聚合物材料成功地獲得超級(jí)拉伸性能。

良好的可拉伸性能是聚合物材料能夠用在柔性電子器件、驅(qū)動(dòng)器以及能量存儲(chǔ)等領(lǐng)域的必備條件。

據(jù)了解，此項(xiàng)工作是與西南交通大學(xué)崔樹(shù)勛教授、中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所王建平研究員、向俊鋒研究員及加拿大麥克馬斯特大學(xué)史安昌教授合作完成的。