Highly Durable Silicone‐Based Elastomers Achieved Through the Synergy of Bi‐Incompatible Soft Segments and Multi‐Scale Hydrogen Bonds

弹性体 硅酮 韧性 材料科学 氢键 聚合物 热稳定性 延伸率 纳米尺度 相容性(地球化学) 复合材料 硅橡胶 极限抗拉强度 化学工程 高分子化学 纳米技术 分子 有机化学 化学 工程类
作者
Wei Zheng,Chengshu Zhang,Yangjiao Han,Wenpin Wang,Zhibo Li
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:20 (34): e2402124-e2402124 被引量:34
标识
DOI:10.1002/smll.202402124
摘要

Abstract Developing a silicone elastomer with high strength, exceptional toughness, good crack tolerance, healability, and recyclability, poses significant challenges due to the inherent trade‐offs between these properties. Herein, the design of silicone‐based elastomers with a nanoscopic microphase separation structure and comprehensive mechanical properties is achieved by combining bi‐incompatible soft segments and multi‐scale hydrogen bonds. The formation of multi‐scale hydrogen bonds involving urethane, urea, and 2‐ureido‐4[1H]‐pyrimidinone (UPy) facilitates efficient reversible crosslinking of the synthesized polymer containing thermodynamically incompatible poly(dimethylsiloxane) (PDMS) and poly(propylene glycol) (PPG). The dynamic dissociation and recombination of hydrogen bonds, coupled with the forced compatibility and spontaneous separation of bi‐incompatible soft segments, can effectively dissipate energy, particularly in the crack region during the stretching process. The obtained silicone‐based elastomer exhibits a high break strength of 8.0 MPa, good elongation at break of 1910%, ultrahigh toughness of 67.8 MJ m −3 , and unprecedented fracture energy of 31.8 kJ m −2 while maintaining their thermal stability, hydrophobicity, healability, and recyclability. This resilient and long‐lasting silicone‐based elastomer exhibits significant potential for use in flexible electronic devices.
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