Development of Tough Thermoplastic Elastomers by Leveraging Rigid–Flexible Supramolecular Segment Interplays

超分子化学 弹性体 材料科学 热塑性弹性体 韧性 超分子聚合物 热塑性塑料 增韧 复合材料 高分子科学 聚合物 共聚物 分子 化学 有机化学
作者
Luping Wang,Longfei Guo,Kaiqiang Zhang,Yuguo Xia,Jingcheng Hao,Xu Wang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:62 (29) 被引量:87
标识
DOI:10.1002/anie.202301762
摘要

Supramolecular interactions facilitate the development of tough multifunctional thermoplastic elastomers. However, the fundamental principles that govern supramolecular toughening are barely understood, and the rational design to achieve the desired high toughness remains daunting. Herein, we report a simple and robust method for toughening thermoplastic elastomers by rationally tailoring hard-soft phase separation structures containing rigid and flexible supramolecular segments. The introduced functional segments with distinct structural rigidities provide mismatched supramolecular interactions to efficiently tune the energy dissipation and bear an external load. The optimal supramolecular elastomer containing aromatic amide and acylsemicarbazide moieties demonstrates a record toughness (1.2 GJ m-3 ), extraordinary crack tolerance (fracture energy 282.5 kJ m-2 ), an ultrahigh true stress at break (2.3 GPa), good elasticity, healing ability, recyclability, and impact resistance. The toughening mechanism is validated by testing various elastomers, confirming the potential for designing and developing super-tough supramolecular materials with promising applications in aerospace and electronics.
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