自修复

自愈合聚合物涂层作为一种在机械、物理或化学损伤后再生表面固有特性的途径越来越受到重视。在大多数情况下，聚合物涂层与基体之间的粘附是由物理相互作用驱动的。对于某些应用，将聚合物涂层浸泡在水中或将涂层暴露在有机溶剂蒸气中无疑会导致涂层分层。解决这一问题的方法之一是通过共价键将涂层附着在基体上。然而，由于聚合物的体积变化限制在一维，这一过程将阻碍聚合物涂层的自愈合特性。本文报道了表面附着金属超分子聚合物共网络涂层。聚合物共网络在有机溶剂中溶胀的同时保持其尺寸稳定性，结合基于金属配合物的可逆超分子交联能力，可以设计出划痕愈合的聚合物涂层。以聚五氟苯基丙烯酸酯-聚二甲基硅氧烷( PPFPA-l- PDMS )活化的酯为原料，通过紫外光引发的三步聚合反应制备了金属-超分子聚合物共网络。将4 - ( 2 -氨基乙基)吡啶与聚合物共网络涂层反应，并将吡啶相与ZnCl2交联，得到具有划痕愈合能力的聚N- ( 2 (吡啶-4 -基)乙基)丙烯酰胺-Zn (Ⅱ) ) -1 -聚二甲基硅氧烷( PNP4EA-Zn (Ⅱ) -1 - PDMS )聚合物共网络涂层。

聚二甲基硅氧烷( PDMS )弹性体是目前研究最多、最具开拓性的3D打印材料之一。但由于PDMS的热固本征特性，粉末基3D打印仍然是一大挑战。这里我们基于一种新型的含有受阻吡唑脲动态键的PDMS共价适配网络( CANs )，实现了PDMS弹性体的粉基选择性激光烧结( SLS ) 3D打印。通过小分子模型实验、密度泛函理论计算，以及应力松弛分析，证实了受阻吡唑脲键的动态化学机理。在吡唑环中发现了供电子的大空间位阻取代基，有效地促进了吡唑脲键的动力学性质。PDMS CANs表现出优异的自愈和再加工性能。进一步，采用低温研磨法制备千克级PDMS粉体，并对粉体形貌进行优化，用于SLS 3D打印。基于个性化足部压力分布数据设计了一种结构复杂的PDMS鞋垫，并对鞋垫的足部矫形和自愈功能进行了演示。

自愈式摩擦电纳米发电机( SH-TENGs )具有自愈速度快、输出性能高、穿着舒适等优点，在可穿戴电子设备中有着广泛而广阔的应用前景。本工作提出了一种高性能水凝胶基SH-TENG，该SH-TENG由高介电摩擦电层( HDTL )、自修复水凝胶电极层( SHEL )和物理交联层( PCLL )组成。与纯PDMS相比，添加0.01 wt . % CNTs的PDMS的短路转移电荷( 44 nC )和开路电压( 132 V )提高了一倍。在聚乙烯醇( PVA )中加入甘油、聚多巴胺颗粒( PDAP )和石墨烯，制备自愈水凝胶电极层。SHEL在暴露于空气中1 min就能在体力上自愈。自愈效率达到98 %。PCLL由聚甲基氢硅氧烷( PMHS )和PDMS组成。它在亲水凝胶和疏水PDMS层之间形成良好的物理键。SH-TENG的电输出性能在1min内可达到未损伤的94 %。SH-TENG ( 6 × 6 cm2 )具有良好的稳定性和优异的电学性能，可同时供电37个LED。