弹性体或弹性聚合物是具有高弹性的材料，广泛应用于汽车、制造业、石油和天然气等行业。

不同的应用需要不同刚度的弹性体。例如，轮胎所需的杨氏模量与管道和软管的杨氏模量不同。到目前为止，对于传统的弹性体来说，一旦聚合物链发生交联，其性能就无法改变，需要行业针对不同的应用制造不同的弹性体。但是，如果我们可以制备一种具有多种性能的单一弹性体来适应一系列应用，结果会怎样呢？

在一个，日本V体育的 Mikihiro Hayashi 博士和他的同事现在已经做到了这一点。该团队成功合成了一种弹性体薄膜，其伸长率可以通过制备后的光反应来控制，以适应所需的应用，从而节省了时间、成本和人力资源。

为了开发这种弹性体，科学家们为聚酯（具有酯基的聚合物）配备了热反应性基团和光反应性基团，它们分别对热和光发生反应。然后，他们进行了两步过程，其中热反应基团首先进行热交联，然后光反应基团在紫外光存在下形成交联。科学家们观察到，热交联后获得的材料柔软且有弹性，但当用紫外线进一步处理时，材料的硬度根据暴露时间的增加而增加。事实上，暴露 30 分钟后，材料的杨氏模量增加了两个数量级！

这一史无前例的发现令科学家们兴奋不已。 Hayashi 博士指出，“通过使用双热交联和光交联开发这种弹性体，我们证明了材料制备后拉伸强度的调整是可能的。我们很想进一步探索这种材料的优点。”

因此，他们通过选择性紫外线照射设计了具有不均匀杨氏模量图案的弹性体薄膜。科学家们利用水平和垂直的光掩模狭缝来实现这一点，创造出柔软和刚性部分的图案。在对水平图案薄膜进行应力测试时，刚性部分几乎没有表现出任何变形，而柔软部分则表现出5倍的伸长率。然而，令人惊讶的是，垂直图案化的薄膜表现出优异的韧性并延迟了裂纹的扩展。当完全刚性的薄膜上的裂纹立即传播时，不均匀薄膜上的裂纹在到达软部分时停止。图案数量越多，裂纹扩展越慢。

“我们的研究结果可以为开发控制弹性体断裂行为的新方法提供有用的见解，”林博士评论其研究的实际影响。“此外，我们的技术可以帮助节省过多的化学品消耗，并解决与石油资源枯竭相关的问题，”他补充道。

这些多功能薄膜一定会在各个领域找到应用，并为可持续社会铺平道路！

　

图1：用于合成多功能弹性体的聚合物链的双热交联和光交联
来自日本的科学家利用两步热和光诱导交联过程成功开发了一种弹性可调的弹性体薄膜，该过程允许根据暴露于紫外线辐射的时间进行刚度控制。
由V体育的 Mikihiro Hayashi 提供

　

图 2：水平和垂直图案化非均质弹性体的拉伸性能和裂纹行为
通过使用图案化光掩模狭缝选择性地照射弹性体薄膜，科学家们制造出了垂直图案化的薄膜，该薄膜表现出有趣的断裂行为，其特征是软部分裂纹的抑制。
由V体育的 Mikihiro Hayashi 提供

参考

原始论文标题	通过局部交联密度的制备后光调谐实现双交联弹性体的多功能拉伸和断裂行为
期刊	聚合物
DOI

关于助理教授 Mikihiro Hayashi

博士。 Mikihiro Hayashi 是日本V体育 (NITech) 生命科学与化学系的助理教授。他完成了博士学位。 2015 年获得名古屋大学博士学位。他的专业领域是功能聚合物的创造和物理。作为一位年轻而充满活力的研究人员，Hayashi 教授发表了 38 篇论文，被引用次数超过 200 次。

资金信息

这项研究得到了伊诺科学基金会提供的研究经费的支持。

联系方式

助理教授林干宏
电子邮件：hayashimikihiro[at]nitechacjp
电话：+81-52-735-7159
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