Thermal and mechanical activation of dynamically stable ionic interaction toward self-healing strengthening elastomers

材料科学 自愈 弹性体 热的 离子键合 复合材料 自愈材料 热力学 化学 医学 物理 病理 离子 有机化学 替代医学
作者
Yan Peng,Yujia Hou,Qi Wu,Qichao Ran,Guangsu Huang,Jinrong Wu
出处
期刊:Materials horizons [Royal Society of Chemistry]
卷期号:8 (9): 2553-2561 被引量:40
标识
DOI:10.1039/d1mh00638j
摘要

Biological tissues can grow stronger after damage and self-healing. However, artificial self-healing materials usually show decreased mechanical properties after repairing. Here, we develop a self-healing strengthening elastomer (SSE) by engineering kinetic stability in an ionomer. Such kinetic stability is enabled by designing large steric hindrance on the cationic groups, which prevents the structural change driven by thermodynamic instability under room temperature. However, once heat or external force is applied to disrupt the kinetic stability, the inherent thermodynamic instability induces the SSEs to form bigger and denser aggregates, thereby the material becomes stronger during the healing process. Consequently, the self-healing efficiency of fractured SSEs is as high as 143%. Unlike conventional ionomers whose mechanical properties change with time uncontrollably due to the thermodynamic instability, the SSEs show tunable self-healing strengthening behavior, thanks to the kinetic stability. This work provides a novel and universal strategy to fabricate biomimetic self-healing strengthening materials.

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