石墨烯改性热可逆聚氨酯的多重响应自修复行为

摘要

通过将石墨烯引入基于Diels-Alder动态键的热可逆聚氨酯,成功制备得到石墨烯改性自修复聚氨酯材料。石墨烯的引入,赋予自修复聚氨酯兼具热、近红外光和微波响应自修复功能。当添加石墨烯的质量分数为0.2%时,得到的材料力学性能最佳。当改性材料出现裂纹、裂缝等损伤后,通过在130℃处理10 min、或在250 W、808 nm近红外光照射30 s、或经500 W微波辐射2 min后,再分别于60℃处理12 h便可实现损伤的修复。其中,近红外光响应的自修复材料所需的修复时间最短、修复效率最高。研究发现,自修复是通过热可逆Diels-Alder反应、分子链的热运动、以及氢键的解离和再生这3种作用协同实现。这些研究结果对于开发具有多重响应的自修复材料及其损伤的高效自修复具有重要的指导意义。