Mechanically Robust, Intrinsic Self-Healing Polyurethane Enabled by NIR-Photothermal Conversion of MXene/Polydopamine Hybrids

材料科学 聚氨酯 韧性 极限抗拉强度 光热效应 光热治疗 自愈 复合材料 纳米复合材料 肖氏硬度计 变形(气象学) 延伸率 纳米技术 模数 能量转换效率 氢键 降级(电信) 表面改性 混合材料 智能材料 弹性体
作者
Zhaoji Li,Yinghu Song,Xiaoran Wang,Jialiang Li,Xirui Yang,Hongjia Liu,Guojun Song,Zhaocun Shen,Qingting Li,Ziyu Chen,Xiaoru Li
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:17 (45): 62616-62628 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acsami.5c17591
摘要

High Resolution Image Download MS PowerPoint Slide Balancing mechanical strength and self-healing properties in self-healing polyurethane remains a critical challenge for the development of high-performance self-healing materials. Here, this study constructed a network of multilevel dynamic hydrogen bonds and oxime-carbamate bonds within intrinsic self-healing polyurethane, laying the foundation for high strength and reparability. To enable efficient and controllable healing, a hybrid photothermal material (MHP) was developed through chemical bonding between MXene and polydopamine nanoparticles, leveraging their synergistic photothermal effect in the near-infrared region to enable precise and remote activation of the healing process. The resulting polyurethane nanocomposite (IB-PU 1 /MHP 1% ) demonstrates outstanding comprehensive properties: a tensile strength of 58.8 MPa, an elongation at break of 790%, and a toughness of up to 149.2 MJ/m 3 . Under near-infrared (NIR) light irradiation (808 nm), the material surface temperature rapidly rises to 91.1 °C within 180 s, enabling efficient healing within 30 min at a power density of 1.00 W/cm 2, with a healing efficiency of 82.7%. Moreover, the material exhibits a hardness of approximately 57.2 Shore A and shows no permanent deformation after tensile fracture. This work not only overcomes the challenge of high-temperature healing in outdoor applications through photothermal conversion but also provides a new molecular design strategy for high-performance self-healing PUs, broadening their potential applications in flexible electronics, smart coatings, and related fields.
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