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08. Jun 2021 // Produktion & Labor

Bei Raumtemperatur selbstheilendes vernetztes Elastomer

Eine aktuelle Studie befasst sich mit einem bei Raumtemperatur selbstheilenden vernetzten Elastomer, das durch dynamische Urea- und Wasserstoffbrückenbindungen aufgebaut wird.
Die Selbstheilung und die mechanischen Eigenschaften des Netzwerks können durch Abstimmung des dynamischen Vernetzergehalts optimiert werden. 
Bildquelle: BillionPhotoscom - stock.adobe.com (Symbolbild).

Das Design eines vernetzten Polymers mit autonomer Selbstheilung bei Raumtemperatur (RT) bleibt eine mühsame Herausforderung, da die topologischen Netzwerkrekonstruktionen durch die Vernetzung bestimmt werden. In einer aktuellen Studie wird eine flexible Strategie beschrieben, um intrinsisch dynamische vernetzte Elastomere mit RT-Selbstheilung über eine photo-initiierte Copolymerisation zu entwickeln, um diese Probleme zu lösen. Der Schlüssel liegt darin, eine Urea-Urethan-Struktur mit dynamischer Urea-Bindung als flexible Vernetzungseinheit in das Polymernetzwerk einzubauen.

Diese Strategie verleiht dem vernetzten Elastomer herausragende Eigenschaften, wie z. B. eine schnelle Selbstheilung bei RT, eine extreme Dehnbarkeit von bis zu 1726 %, eine hohe Zähigkeit (∼24,45 MJ m-3), eine verlängerte Stabilität und Recyclingfähigkeit.

Selbstheilung innerhalb von 10 Minuten

Im Falle einer Beschädigung heilen sich die resultierenden Elastomere bei RT sofort selbst und innerhalb von 10 Minuten vollständig ohne die Hilfe von externen Auslösern. Diese erstaunlichen Eigenschaften des dynamischen Elastomers werden auf den synergistischen Effekt der robusten dynamischen Urea-Bindungen und der Inter- und Intrachain-Wasserstoffbindungs-Wechselwirkungen zurückgeführt. Bemerkenswert ist, dass die Selbstheilung und die mechanischen Eigenschaften des Netzwerks durch Abstimmung des dynamischen Vernetzergehalts optimiert werden können. Die dynamische Reversibilität tritt bei RT auf, was durch rheologische Tests belegt wird. Den Forschern zufolge zeigen die einfache Herstellungsmethode und die multifunktionalen Eigenschaften des selbstheilenden und dehnbaren vernetzten Elastomers, dass es ein großes Potenzial für intelligente Schutzbeschichtungen und die Wearable-Electronics-Industrie hat.

Die Studie wurde in Progress in Organic Coatings, Volume 154, Mai 2021 veröffentlicht.

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