自愈合功能材料及其愈合机理研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 郭坤 |
| 答辩日期 | 2017-05 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 导师 | 丁立生 ; 李帮经 |
| 关键词 | 主客体识别 自愈合 功能材料 愈合机理 静电纺丝 氢键 |
| 学位专业 | 药物化学 |
| 英文摘要 | 基于生物体损伤愈合的灵感和材料耐久可靠的要求，自愈合材料的概念应运而生。自愈合材料可以修复其在外界环境因素作用下产生的局部创伤或微裂纹，故大大延长了材料的使用寿命，提高了材料使用过程中的安全稳定性。在过去的十几年里，自愈合材料的研究取得了令人瞩目的进展。但是，研究中大多数是结构型自愈合材料，而功能型自愈合材料的工作还鲜有报道。因此，构筑一种功能性强，愈合速度快，机械性能和功能特性可同时修复，并且可实现多次愈合的功能材料仍是一个挑战。本论文正是着眼于这种自愈合功能材料的构筑、设计、机理以及应用进行了初步探索。1. 基于主客体识别的自愈合导电弹性体。基于环糊精主客体识别作用，我们利用表面接枝环糊精（β-CD）的单壁碳纳米管（SWCNT）与含有客体基团金刚烷（Ad）的甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）进行组装，然后将包合物和HEMA单体在四氢呋喃溶剂中共聚，成功制备了具有自愈合功能的导电弹性材料（PHEMA-SWCNT）。研究表明：通过β-CD与Ad之间的主客体组装，SWCNT与HEMA形成了交联的三维网状结构，材料表现出优良的弹性和机械性能。由于SWCNT均匀密集堆积相互缠结形成导电通路，弹性材料呈现出良好的导电性能。当材料受损伤时，断面处存在大量游离的主体和客体基团，两断面重新接触后即可发生主客体相互作用导致材料自愈合。实验表明，三次重复愈合后，材料的机械性能恢复50%以上，导电性能恢复90%以上。此外，该材料在湿度传感和接近感应领域亦有潜在的应用价值。2. 基于环糊精主客体识别的自愈合材料愈合机理。通过构筑五种不同类别的复合物材料，我们深入探讨了基于环糊精主客体识别构筑自愈合材料的愈合机理。研究表明，主客体相互作用在材料愈合过程中扮演着重要角色。材料的愈合效率与愈合条件、材料的吸湿性能、分子链的运动以及主客体之间的包合能力密切相关。研究结果为基于主客体识别的自愈合材料设计提供了有意义的理论指导和有示范的参考价值。3. 定向排列的自愈合电纺纤维/膜及其电磁波吸收性能。我们以电场作为成丝驱动力，利用静电纺丝技术制备了定向排列的自愈合纤维，累积纺丝时间可以得到定向排列的聚合物薄膜，SWCNT在纤维/薄膜中沿着轴向定向排列。当薄膜受到较小损伤时，可以在温和的条件下实现微裂纹的自愈合。此外，聚合物中定向排列的SWCNT表现出特异的电磁波性能，使该薄膜材料具有良好的电磁波吸收特性，在军事、国防科技和航空航天等领域有潜在的应用价值。4. 基于氢键构筑自愈合水凝胶。基于氢键构筑自愈合材料的机理，我们通过2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶(MIS)和甲基丙烯酸异氰基乙酯（ICEMA）的反应，合成了含有UPy基团的单体化合物（UPy-EMA），通过与甲基丙烯酸丁酯共聚得到含有UPy四重氢键的水凝胶。该水凝胶具有良好的机械性能和自愈合性能，并对其应用价值进行了初步探讨，有望用于生物化学、医学和生物传感等领域。 |
| 学科主题 | 天然产物研究 |
| 语种 | 中文 |
| 产权排序 | 1 |
| 源URL | [http://210.75.237.14/handle/351003/28818]  |
| 专题 | 成都生物研究所_天然产物研究 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 郭坤. 自愈合功能材料及其愈合机理研究[D]. 中国科学院大学. 2017. |
入库方式： OAI收割
来源：成都生物研究所
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