Por trakti la problemon de konvenciaj poliuretanaj tegaĵoj, kiuj emas difektiĝi kaj mankas memresanigaj kapabloj, esploristoj evoluigis memresanigajn poliuretanajn tegaĵojn enhavantajn 5 pez% kaj 10 pez% da resanigaj agentoj per la cikloaldona mekanismo de Diels-Alder (DA). La rezultoj indikas, ke la enkorpigo de resanigaj agentoj pliigas la malmolecon de la tegaĵo je 3%–12% kaj atingas gratvundajn resanigajn efikecojn de 85,6%–93,6% ene de 30 minutoj je 120 °C, signife plilongigante la funkcidaŭron de la tegaĵoj. Ĉi tiu studo provizas novigan solvon por surfacprotekto de inĝenieraj materialoj.
En la kampo de inĝenieraj materialoj, la riparo de mekanikaj damaĝoj en tegaĵmaterialoj delonge estis grava defio. Kvankam tradiciaj poliuretanaj tegaĵoj montras bonegan veterreziston kaj adheron, ilia protekta agado rapide malboniĝas post kiam okazas gratvundoj aŭ fendetoj. Inspirita de biologiaj mem-resanigaj mekanismoj, sciencistoj komencis esplori mem-resanigajn materialojn bazitajn sur dinamikaj kovalentaj ligoj, kaj la Diels-Alder (DA) reakcio gajnis signifan atenton pro siaj mildaj reakciaj kondiĉoj kaj favora inversigebleco. Tamen, ekzistanta esplorado ĉefe fokusiĝis al linearaj poliuretanaj sistemoj, lasante breĉon en la studo de mem-resanigaj ecoj en krucligitaj poliuretanaj pulvoraj tegaĵoj.
Por rompi ĉi tiun teknikan baron, hejmaj esploristoj novige enkondukis du DA-resanigajn agentojn — furano-maleika anhidrido kaj furano-bismaleimido — en hidroksilitan poliesteran rezinsistemon, disvolvante poliuretanan pulvoran tegaĵon kun bonegaj memresanigaj ecoj. La studo uzis ¹H NMR por konfirmi la strukturon de la resanigaj agentoj, diferencialan skanadan kalorimetrion (DSC) por kontroli la inversigeblecon de la DA/retro-DA-reakcioj, kaj nanoindentadajn teknikojn kune kun surfaca profilometrio por sisteme taksi la mekanikajn ecojn kaj surfacajn karakterizaĵojn de la tegaĵoj.
Rilate al ŝlosilaj eksperimentaj teknikoj, la esplorteamo unue sintezis hidroksil-entenantajn DA-resanigajn agentojn uzante du-ŝtupan metodon. Poste, poliuretanaj pulvoroj enhavantaj 5 pez% kaj 10 pez% resanigajn agentojn estis preparitaj per fandmiksado, kaj aplikitaj sur ŝtalajn substratojn uzante elektrostatikan ŝprucadon. Komparante kun kontrolgrupoj sen resanigaj agentoj, la influo de la koncentriĝo de resanigaj agentoj sur la materialajn ecojn estis sisteme esplorita.
1.NMR-Analizo Konfirmas la Strukturon de la Resaniga Agento
1 H NMR-spektroj montris, ke amino-enigita furano-maleika anhidrido (HA-1) montris karakterizajn DA-ringajn pintojn je δ = 3,07 ppm kaj 5,78 ppm, dum la furano-bismaleimida adukto (HA-2) montris tipan DA-ligan protonsignalon je δ = 4,69 ppm, konfirmante la sukcesan sintezon de la kuraciloj.
2.DSC Rivelas Termike Reigeblajn Karakterizaĵojn
DSC-kurboj indikis, ke provaĵoj enhavantaj kuracilojn montris endotermajn pintojn por la DA-reakcio je 75 °C kaj karakterizajn pintojn por la retro-DA-reakcio en la intervalo de 110–160 °C. La pintareo pliiĝis kun pli alta enhavo de kuracilo, montrante bonegan termikan inversigeblecon.
3.Nanoindentaj Testoj Montras Plibonigon de Malmoleco
Profundo-sentemaj nanoindentaj testoj rivelis, ke la aldono de 5 pez% kaj 10 pez% da resanigaj agentoj pliigis la tegaĵan malmolecon je 3% kaj 12%, respektive. Malmoleco-valoro de 0.227 GPa estis konservita eĉ je profundo de 8500 nm, atribuita al la krucligita reto formita inter la resanigaj agentoj kaj la poliuretana matrico.
4.Analizo de Surfaca Morfologio
Testoj pri surfaca malglateco montris, ke puraj poliuretanaj tegaĵoj reduktis la substratan Rz-valoron je 86%, dum tegaĵoj kun resanigaj agentoj montris iometan pliiĝon de malglateco pro la ĉeesto de pli grandaj partikloj. FESEM-bildoj vide ilustris ŝanĝojn en surfaca teksturo rezultantaj de la resanigaj partikloj.
5.Sukceso en Gratkuraca Efikeco
Observaĵoj per optika mikroskopio montris, ke tegaĵoj enhavantaj 10 pez% da resaniga agento, post varmotraktado je 120 °C dum 30 minutoj, montris redukton de gratlarĝo de 141 μm ĝis 9 μm, atingante resanigan efikecon de 93.6%. Ĉi tiu efikeco estas signife supera al tiu raportita en ekzistanta literaturo por linearaj poliuretanaj sistemoj.
Publikigita en Next Materials, ĉi tiu studo proponas plurajn novigojn: Unue, la evoluigitaj DA-modifitaj poliuretanaj pulvoraj tegaĵoj kombinas bonajn mekanikajn ecojn kun memresaniĝa kapablo, atingante plibonigon de malmoleco de ĝis 12%. Due, la uzo de elektrostatika ŝpruciga teknologio certigas unuforman disvastiĝon de resanigaj agentoj ene de la krucligita reto, supervenkante la poziciigan malprecizecon tipan por tradiciaj mikrokapsulaj teknikoj. Plej grave, ĉi tiuj tegaĵoj atingas altan resanigan efikecon je relative malalta temperaturo (120 °C), ofertante pli grandan industrian aplikeblecon kompare kun la 145 °C resaniĝa temperaturo raportita en ekzistanta literaturo. La studo ne nur provizas novan aliron al plilongigo de la funkcidaŭro de inĝenieraj tegaĵoj, sed ankaŭ establas teorian kadron por la molekula dezajno de funkciaj tegaĵoj per sia kvanta analizo de la rilato "koncentriĝo de resaniĝa agento-efikeco". Estonta optimumigo de la hidroksila enhavo en resanigaj agentoj kaj la rilatumo de uretdionaj krucligiloj estas atendata plu puŝi la efikecajn limojn de memresanigaj tegaĵoj.
Afiŝtempo: 15-a de septembro 2025