名古屋工业大学合成性能可变的弹性体薄膜 可用于汽车等广泛领域

弹性体或弹性聚合物是具有高弹性的材料，被广泛用于汽车、制造、石油和天然气等行业。这些材料的弹性程度，由“杨氏模量（Young's modulus）”表示，并取决于组成聚合物层之间的交联程度，因此较高的交联密度会产生较高的刚度，反之，这也意味着杨氏模量较大。

不同的应用需要不同刚度的弹性体。例如，轮胎的理想杨氏模量不同于管道和软管的杨氏模量。迄今为止，对于传统弹性体而言，一旦聚合物链发生交联，其性能就无法改变，因此行业需要针对不同应用制造出不同的弹性体。但是，是否可以为多种应用制备具有多种特性的单一弹性体呢？

据外媒报道，日本名古屋工业大学（Nagoya Institute of Technology）的Mikihiro Hayashi博士及其同事称已成功合成一种弹性体薄膜，通过制备后的光化反应可以控制其延伸率，从而适应所需应用，进而能够节省时间、成本和人力资源。

为开发这种弹性体，科学家们为聚酯（具有酯基的聚合物）配备了热反应性和光反应性基团，分别对热和光起反应。热反应性基团会首先经历热交联，然后光反应性基团在紫外线存在下形成交联。科学家们观察到，热交联后获得的材料柔软而有弹性，但当进一步用紫外线处理时，材料的刚度会随着暴露时间的增加而增加。事实上，在暴露30分钟后，材料的杨氏模量增加了两个数量级。

该发现让科学家们兴奋不已。Hayashi博士表示：“通过使用双热交联和光交联开发这种弹性体，我们证明了在制备后调整材料的拉伸强度是可能的。我们期待进一步探索这种材料的优势。”

因此，通过选择性紫外线照射，科学家们设计出具有杨氏模量不均匀图案的弹性体薄膜。科学家使用水平和垂直光掩模狭缝实现了这一点，从而创造出软性和刚性部分的图案。在应力下测试水平图案薄膜时，刚性部分几乎没有出现任何变形，而软性部分却显示出5倍的延伸率。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传播。当完全刚性薄膜上的裂纹立即扩展时，不均匀薄膜上的裂纹在到达软性部分时停止。图案的数量越多，裂纹的增长就越慢。

Hayashi博士还表示：“该发现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。此外，我们的技术还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。”