具有黏附性的吸能弹性体材料的合成与性能.pdf

首先，以羟基封端的聚二甲基硅氧烷(PDMS-OH)与三甲氧基硼氧六环(TMOB)反应制备冲击硬化聚合物(IHP)；然后，采用乙烯基封端聚二甲基硅氧烷(vinyl-PDMS)与甲基含氢硅油(PDMS-H)反应生成交联聚二甲基硅氧烷（交联 PDMS）；再通过自由基聚合制备聚 2-（丁基氨基）羰基）氧代）甲基丙烯酸丁酯）（PBM）；最后，以 IHP、PBM 和交联 PDMS 预聚液通过“一锅出”的方式，制备了具有黏附性的吸能弹性体材料(IHP-EA)。其中，IHP 作为其动态交联网络提供吸能特性，交联 PDMS 作为其稳态交联网络提供机械强度，PBM 与底物形成高密度氢键提供其黏附性能。采用多种结构表征方法及性能分析手段，探讨了 IHP-EA 中不同组分对性能的影响。结果表明:IHP-EA 在玻璃基材上的黏附强度达 198kPa，且具备良好的转移黏附和多次黏附能力；同时 IHP-EA 在 4.43m/s 的高速冲击下可实现 78.44%的能量吸收率，表现出优异的吸能减震性能。关键词：界面黏附；吸能弹性体材料；减震；自愈；机械强度中图分类号：TQ317.4文献标志码：ASynthesis and Properties of Energy-Absorbing ElastomerMaterials with AdhesionLIUYing1,ZHANGHao1,HUANGXiaona1,ZHANGFan2,BAIYungang2,ZHOUChao1,XUKun2,WANGPixin2（1.CollegeofChemicalEngineering,ChangchunUniversityofTechnology,Changchun130012,China;2.KeyLaboratoryofPolymerEcomaterials,ChangchunInstituteofAppliedChemistry,ChineseAcademyofSciences,Changchun130022,China）Abstract:Flexibleelectronicdeviceshavedevelopedrapidlyinrecentyears,buttherearealsosomedrawbackssuchasweakinterfaceadhesionandpoorenergyabsorptionandbufferability.Aimingattheabovedefects,aseriesofimpacthardeningpolymerelastomerwithadhesion(IHP-EA)isdesignedbyin situcrosslinkingstrategyusingthecombinationofstable and dynamic crosslinking.Herein,the impact harden polymer(IHP)synthesized by silanol-terminatedpolydimethysiloxane(PDMS-OH)andtrimethoxyboroxine(TMOB)constructedadynamiccrosslinkingnetworktoprovideself-healingandenergyabsorptioncharacteristics.Thechemicalcrosslinkedpolydimethysiloxane(PDMS)networkincreased收稿日期：2023-02-02基金项目：吉林省科技发展计划项目（20220201129GX）作者简介：刘莹（1998），女，硕士生，主要研究方向为吸能弹性体。E-mail：通信联系人：周超，E-mail：；徐昆，E-mail：引用格式：刘莹,张浩,黄晓娜,张帆,白云刚,周超,徐昆,王丕新.具有黏附性的吸能弹性体材料的合成与性能 J.功能高分子学报，2023，36（4）：408-416.Citation：LIUYing,ZHANGHao,HUANGXiaona,ZHANGFan,BAIYungang,ZHOUChao,XUKun,WANGPixin.SynthesisandPropertiesofEnergy-AbsorbingElastomerMaterialswithAdhesionJ.JournalofFunctionalPolymers,2023,36（4）:408-416.功能高分子学报Vol.36No.4408JournalofFunctionalPolymers2023年8月mechanicalstrength.Poly2-(butylamino)carbonyl)oxo)methacrylate)(PBM)waspreparedbyfreeradicalpolymerizationasanadhesionfunctionalcomponenttoformhighdensityhydrogenbondswiththesubstrate.ThetensilestrengthandelongationatbreakofIHP-EAare0.26MPaand177%,respectively,atstrainratesof50mm/min.Normally,thetoughnessofPDMSmaterialsrapidlydecreasedwiththeincreasingofstrainrate,whileonthecontrast,IHP-EAshowedanobviouslyincreasingtoughnesstogetherwiththeincreasingtensilerate,whichindicatedthesignificantstrainrateresponsivenessofIHP-EA.Therefore,IHP-EAhasoutstandingenergyabsorptionandbuffereffect,andtheimpactenergyabsorptionefficiencycouldreachhigherthan78%underanimpactvelocityof4.43m/s,muchhigherthanthatofconventionalPDMSelastomer.Inaddition,IHP-EAhasexcellentinterfacialadhesionperformance,withtheadhesionstrengthonglasssubstrateupto198kPa,almost100timeshigherthanordinaryPDMSmaterials.Inaddition,IHP-EAalsoperformedself-healingcharacteristic(healingefficiencyexceeds88%)andtransparentperformance(greaterthan90%).TheseoutstandingpropertiesmaketheIHP-EAapotentialcandidateforapplicationinflexibleelectronicsandwearableprotectivematerials.Key words:interfaceadhesion；energyabsorbingelastomer；cushioning；self-healing；mechanicalstrength柔性电子器件由电子器件与柔性基底组成，已被广泛用于人造皮肤、可穿戴电子产品、健康检测、化学传感器、生物体表电极等领域1-9，其基底多以轻薄、柔软、易变形的高分子材料为主，例如聚四氟乙烯（PTFE）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚酰亚胺（PEI）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）等。其中，交联 PDMS 因其拉伸强度高、伸长率高、柔韧性好、耐腐蚀能力强等优点备受青睐10。交联 PDMS三维交联网络的形成，通常依赖于含有两个乙烯基端基的 PDMS 与多官能团交联剂之间的硅氢化反应，因此交联 PDMS 自身并不具备动态共价键，智能性较差，实际应用受限。Zhang 等11利用动态亚胺键作为自愈点引入交联 PDMS网络制备自愈性弹性体，并进一步利用该弹性体开展柔性互连体和化学传感器的应用研究。Rao 等12通过在 PDMS 中加入金属配体 2,2-联吡啶-5,5-二羧基酰胺作为交联位点制备自愈性介电弹性体 FeCl2-PDMS，该材料在 100%应变下循环 1000 次，栅极漏电流仍保持在 1nA 以下，具有良好柔韧性和稳定的电子性能。Xu 等13利用三甲氧基硼氧六环（TMOB）在双端羟基聚二甲基硅氧烷（PDMS-OH）中引入动态硼氧键，合成了一种新型具备良好自愈性和抗冲击性能的冲击硬化聚合物（IHP）。这些性能优良的弹性体大都黏附性能较差，因此在实际应用时存在诸多麻烦。为解决这一问题，很多人开始着力于研究具有黏附性能的弹性体材料。例如，Yang 等14通过拓扑黏附以形成弹性体和基底之间的永久界面，然而永久黏附意味着在去除过程中部分弹性体不可避免地遗留在基板表面。Mason 等15采用过量的乙烯基硅烷同氢化硅油反应制备交联 PDMS，然后利用体系内过量的乙烯基官能团同聚(苯乙烯-b-丁二烯)共聚物涂层表面的乙烯基进行反应。结果表明在 PDMS 弹性体和固体聚合物基质之间的界面上可以发生界面反应使黏附强度增加，但这种方法太过于繁琐，并不适于广泛应用。除此之外，所报道的具有黏附性能的弹性体还有机械强度差、普适性差、转移或多次黏附失效等问题16-20。IHP 材料是一种吸能减震的冲击防护材料21,22，但其自身固有的冷流性和较差的黏附性阻碍了它的发展。本文通过原位交联的方式制备具有多重网络的吸能弹性体材料（IHP-EA）。采用拉伸、流变、搭接剪切测试以及冲击防护测试对 IHP-EA 的力学性能、冲击防护性能以及界面黏附性能进行了系统研究，并探讨了 IHP-EA 中不同组分对材料性能的影响。1 实验部分 1.1 原料和试剂端羟基聚二甲基硅氧烷（PDMS-OH）：Mn=2000，分析纯，百灵威试剂有限公司；三甲氧基硼氧六环（TMOB）：分析纯，约翰逊马尔泰公司；乙烯基封端聚二甲基硅氧烷（vinyl-PDMS）、甲基含氢硅油（PDMS-H）、催化剂(Pt(0).1.5CH2=CH(CH3)2Si2O)：分析纯，红叶杰（深圳）科技有限公司；磷钨酸水合物（PTA）、异氰酸正丁酯（butyl-MDI）、甲基丙烯酸-2-羟乙酯（HEMA）、偶氮二异丁腈（AIBN）：分析纯，阿拉丁试剂（上海）有限公司；乙酸乙酯（EA）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）：分析纯，西陇化学股份有限公司；聚乙二醇（PEG）：Mn=600，分第4期刘莹，等：具有黏附性的吸能弹性体材料的合成与性能409析纯，沪试国药集团化学试剂有限公司；去离子水（DI）：自制。1.2 测试与表征傅里叶变换红外光谱仪：瑞士 Bruker 公司 Vertex70FT-IR 型，KBr 压片试样，4000500cm1；核磁共振氢谱仪：瑞士 Bruker 公司 AV6001H-NMR 型，将不同结构的样品均匀分散于氘代氯仿（CDCl3）中，质量分数约为1%；流变仪：美国 TAInstruments 公司 ARES-RFS 型，软硬转化能力 RTSe=Gmax/Gmin（Gmax为最大弹性模量，Gmin为最小弹性模量）作为表征材料冲击硬化性能的最主要依据，此值越大，材料软硬转化能力越好；扫描电子显微镜：德国 CarlZeiss 公司 MerlinFE-SEM 型，将弹性体浸入液氮冷冻后使其脆断，截面朝上用导电胶黏贴在样品台的垂直表面进行观察，加速电压为 1.00kV，在扫描电镜观察前对样品表面进行喷金处理；透射电子显微镜：日本 JEOL 公司 JEM1011 型，滴一滴 w=1%的磷钨酸水合物染色溶液放在制备材料的铜网上，随后在铜网中加入一滴纯水，用滤纸吸出洗去多余染色剂，晾干后对样品进行观察，加速电压为 120kV；通用拉伸机：中国长春智能仪器设备有限公司 WSN-10kN 型，样条规格为 30mm4mm1mm，拉伸速率为 10、50、200、450mm/min，在测黏附性能时，将制得的 IHP-EA 胶合不同基材按照 ASTMD10022010 标准进行测定；冲击试验机：中国莱州电子仪器有限公司 LLY-53 型，样品直径为 85mm，厚度为 5mm，冲击速率分别为 1.98、2.80、3.43、3.96、4.43m/s，并根据 EN1621-2CE 标准背部保护评估了材料的冲击保护性能；光电雾度仪：上海珊科仪器厂 WGW 型，对 IHP-EA 的透光度进行测定，样品为 1mm 的薄膜；数字光学显微镜：日本 Nikon 公司 Y-TV55型，观察 IHP-EA 的自愈过程，并使用 Motic 图像测量裂纹的宽度进行图像处理。1.3 实验步骤1.3.1IHP、交联 PDMS 以及 PBM 的制备称取 15gPDMS-OH、1gTMOB 于三口瓶中，90 下匀速搅拌8h，将 IHP 预聚液倒入培养皿中，反应后得 IHP15.1g，产率为94.38%，反应式如图 1(a)所示。称取 10gvinyl-PDMS、10gPDMS-H、0.1g催化剂于三口瓶中，25 下匀速（100r/min）搅拌混合 6h，将CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH2CHCH3CH3CH3Platinum catalysisCH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH2CH3CH2CH2CH3CH3CH3CH2CH2CH3CH SiSiSiSiSiSiCHOSiHOOSiOOxmnxSiSiSiSiHH2CH2CCHSiSiOxHHOmnOO(b)OO OOOOOBOOH3CBBBCH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3HO(a)OnSiSiSiOHCH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3nCH3CH3CH3OHOmSiSiSiSiSiOHSiOOOOBBOO OCH3CH3OHOHAIBNOOOOOOOOOOPBMBMCrosslinking PDMSIHPOnNHNHCN(c)+图1(a)IHP、(b)交联 PDMS、(c)PBM 的反应方程式Fig.1Reactionequationsof(a)IHP,(b)crosslinkingPDMSand(c)PBM410功能高分子学报第36卷预聚液倒入培养皿中，反应后得交联 PDMS19.8g，产率为 98.5%，反应式如图 1(b)所示。称取 9.9gbutyl-MDI、13gHEMA 于锥形瓶中，25 下匀速（100r/min）搅拌混合 12h，制得 2-（丁基氨基）羰基）氧代）甲基丙烯酸丁酯）（BM）22.1g，产率为 96.5%。称取 1gBM 溶于 DMF 中并置于三口瓶中，向其中加入 15.2mgAIBN，水浴锅升温至 60，通 N2匀速（100r/min）搅拌聚合 24h。将得到的 PBM 用去离子水沉淀，再溶入乙酸乙酯中反复清洗 3 次，得 PBM0.82g，产率为 82%，反应式如图 1(c)所示。1.3.2IHP-EA 的制备称取 4gIHP、6g 交联 PDMS 以及 0.3gPBM 于烧杯中，25 下匀速（100r/min）搅拌30min，即得到 IHP-EA 弹性体预聚液。将预聚液倒入模具或均匀涂在基材表面，50 下原位聚合 8h，即得IHP-EA。2 结果与讨论 2.1 IHP-EA 的合成机理IHP-EA 结构中不断解离、重组的 OBO 动态化学键，可以为材料提供良好的自愈和吸能防护性能。交联 PDMS 网络可以为 IHP-EA 提供良好的尺寸稳定性和力学性能。另外，PBM 中存在大量NHCO基团，可以同基材间形成大量氢键，从而赋予材料良好的界面黏附性，其黏附作用机理如图 2 所示。HOSubstrateDynamiccrosslinking pointsIHPHydrogen bondingBBBOOOHOHHOHOIHP-EAOHOOOOnHNOONMixedMixedwithwithPDMSPBMNHHPermanentchemicalcrosslinking pointSubstrate图2IHP-EA 的内部结构及黏附机理Fig.2InternalstructureandadhesionmechanismofIHP-EA 2.2 IHP-EA 的结构及微观形态IHP 的红外光谱如图 3(a)所示，3210cm1处 SiOH 和 BOH 的特征吸收峰，1340cm1处 BO 的特征吸收峰，786cm1处 SiOB 的弯曲振动峰，证明了 IHP 中由两种羟基发生反应形成的动态交联结构的存在。图 3(a)中 PBM 的红外谱图显示的 3390cm1处的NH 吸收峰、1660cm1处的 C=O 吸收峰，说明 PBM结构中存在大量NHCO基团。PBM 的1H-NMR 结构如图 3(b)所示。交联 PDMS 的红外谱图如图 3(c)所示，原位于 2156cm1处的 SiH 峰和 1620cm1处的 C=C 吸收峰消失，证明发生了硅氢化反应。同时，根据1H-NMR 谱(图 3(d)所示，4.62 处的 C=C 双键峰与 5.96.1 处的 SiH 峰消失，在 1.61 处出现CH2的峰，也证明交联 PDMS 的形成。图 3(a)中 IHP-EA 的红外光谱显示，IHP-EA 同时具有 IHP 的 BO 特征吸收峰（1340cm1）和 PBM 的 C=O 吸收峰（1660cm1），证明它同时含有交联 PDMS 和 IHP 的双重网络结构。图 3(e)为 IHP-EA 的 SEM 照片，其断面光滑、平整，没有明显的相分离。IHP-EA 的 TEM(图 3(f)照片显示，体系内存在小于 500nm 的微相分离，证明 IHP-EA 结构内各组分的相容性良好23。2.3 PBM 含量对吸能弹性体薄膜材料力学性能和黏附性能的影响据文献 24，本文 IHP-EA 中 IHP 与交联 PDMS 的质量比为 46。PBM 的引入在为 IHP-EA 提供良好的界面黏附性能的同时，不可避免地对其力学性能造成影响。图 4(a)所示为 PBM 质量分数对 IHP-EA 拉伸强第4期刘莹，等：具有黏附性的吸能弹性体材料的合成与性能411度的影响。随着 PBM 质量分数的增加，IHP-EA 的拉伸强度和应变均逐渐下降。这是因为 PBM 链的存在增加了弹性体非共价键的有效密度，当局部应变高于键能时，他们可以解离并消散能量，这个过程重新分配了应力，导致整个体系中氢键进一步解离，所以随着 PBM 质量分数的增加，IHP-EA 的拉伸强度下降25。此外，随着 PBM 质量分数的增加，IHP-EA 的弹性模量(G)与黏性模量(G)越来越接近，使弹性体具有更像液体的性质，这刚好与交联密度变小的拉伸结果相互呼应(图 4(b)。同时，体系内交联密度减小势必会导致内聚能减小和黏附强度下降。因此，下文中以 IHP 与交联 PDMS 质量比为 46，PBM 的质量分数为 3%作为最佳配方进行分析。引入 PBM 组分可改善 IHP-EA 的界面黏附性。如图 5(a)所示，交联 PDMS 在玻璃基材表面的黏附强度仅为 1.28kPa，IHP 体系内存在少量羟基，可与基材发生氢键作用，黏附强度提升至 34.3kPa，但依然不具有实3 210IHPPBMIHP-EA1 3403 3801 6601 340Wave number/cm13 0004 0002 0001 00005644.625.96.11.61Vinyl-PDMSCrosslinking PDMSPDMS-H321aabbhhcddceeffhggOOONVinyl-PDMS2 9621 6202 1561 2571 009786PDMS-HCrosslinkingPDMSHOn54321Wave number/cm14 0003 0002 0001 0000100 m500 nm(a)(b)(c)(d)(e)(f)图3(a)IHP、PBM 和 IHP-EA 的 FT-IR 谱图；(b)PBM 的1H-NMR 谱图;Vinyl-PDMS、PDMS-H 以及交联 PDMS 的(c)FT-IR谱图和(d)1H-NMR 谱图;IHP-EA 的(e)SEM 和(f)TEM 照片Fig.3(a)FT-IRspectraofIHP,PBM,IHP-EA;(b)1H-NMRspectraofPBM;(c)FT-IRand(d)1H-NMRspectraofvinyl-PDMs、PDMS-HandcrosslinkingPDMS;(e)SEMand(f)TEMimagesofIHP-EAStrain/%Stress/MPa00.10.20.30.4(a)(b)w(PBM)/%:30581050100150200250Angular frequency/s1Modulus/Pa0.1GG;104w(PBM)=3%w(PBM)=5%w(PBM)=8%w(PBM)=10%110100105104105104105104105图4IHP-EA 的(a)应力-应变曲线和(b)流变分析曲线Fig.4(a)Stress-straincurvesand(b)rheologicalanalysesofIHP-EA412功能高分子学报第36卷际应用价值。IHP-EA 体系内引入大量的CONH基团，可与基材表面形成强氢键作用，黏附强度显著增加到 198.15kPa，并且不影响 IHP-EA 的光学透过率。基于 IHP-EA 黏附在一起的两片玻璃板可以轻松吊起3kg 重物（图 5（b）。3 kg3 kgCrosslinkingPDMSTransmittance90%Glass substrate(a)(b)IHPIHP-EA0Adhesion strength/kPa50150100200250Glass AlFe PMMATinPET0Adhesion strength/kPa50150100200250300(c)(d)(e)IHP-EAIHP0Adhesion strength/kPa50150100200250Wave number/cm13 5002525 20 100AshHCl1 66050751001 500图5(a)交联 PDMS，IHP 以及 IHP-EA 在玻璃基材上的黏附强度;(b)IHP-EA 悬挂重物图;(c)IHP-EA 在不同基材上的黏附强度;(d)IHP-EA 在不同温度下的红外光谱图;(e)IHP-EA 在不同恶劣条件下的黏附强度Fig.5(a)AdhesionstrengthofcrosslinkingPDMS,IHP,IHP-EAonglass;(b)PhotosofIHP-EAsuspendedweights;(c)AdhesionstrengthofIHP-EAondifferentsubstrates;(d)FT-IRspectraofIHP-EAatdifferenttemperatures;(e)AdhesionstrengthofIHP-EAunderdifferentharshconditionsIHP-EA 对多种基材都具有良好的黏附作用。如图 5(c)所示，IHP-EA 在玻璃、铝基板、铁板、PMMA、PET、马口铁等不同基材上黏附强度均超过 100kPa，在已报道的弹性体材料中表现较为突出26-28。这与 IHP-EA 中CONH基团与基材表面OH（或极性基团）形成的高密度氢键以及材料形成过程中溶剂对表面的溶蚀化作用密切相关。IHP-EA 与聚乙烯醇进行共混后在不同温度下进行红外测试，测试结果见图 5(d)，可以看出，25 时，IHP-EA 在 1660cm1处的特征峰为 IHP-EA 结构中脂肪族伯酰胺的伸缩振动峰，随着温度逐渐增高至 100，酰胺基与羟基之间的氢键强度逐渐减弱,由此可证明 IHP-EA 与基材之间氢键的存在29。通过 IHP-EA 黏附在一起的两片玻璃板分别在20、100，w=10%的盐酸中浸泡，以及掺杂灰尘的恶劣环境下存放 2d。随后对其进行相同条件下的搭接剪切测试，结果如图 5(e)所示。IHP-EA 与玻璃基质界面间的黏附强度仍超过 150kPa。IHP-EA 在低温条件的高黏附性能主要归因于其较低的玻璃化转变温度（低于20）。在灰尘表面，由于体系内 PBM 的高效物理相互作用和聚合物扩散的快速力学过程，能够“封装”粉尘颗粒30，因此 IHP-EA 的黏附强度并未受到灰尘的影响，依然具有 193kPa 的高黏附强度。在强酸浸泡环境下，IHP-EA 中因没有可供酸反应而腐蚀的基团，黏附强度也基本不受影响。2.4 IHP-EA 的自愈性能以及转移黏附和多次黏附能力图 6(a)展示了 IHP-EA 的自愈合过程，可以明显地观察到 48h 后切口消失。这是因为在自愈合过程中体系内的BOH和SiOH键形成了以硼为配位中心的动态交联结构，这种动态交联结构的形成以及体系内原有的氢键相互作用赋予了材料优良的自愈性能31，其机理如图 6(b)所示。图 6(c)所示为自愈合后的 IHP-EA 拉伸测试结果，48h 后自愈合效率可达 88%，证明 IHP-EA 自愈性能优良。IHP-EA 的多次黏附能力和转移黏附能力如图 6(d)所示，其转移黏附三次后黏附效率仍可达 76.63%，从 PTFE 转移到玻璃上的转移黏附效第4期刘莹，等：具有黏附性的吸能弹性体材料的合成与性能413率为94.52%。在多次和转移黏附过程中，IHP-EA 虽不可避免地受到破坏但可快速自愈并继续与基材表面形成强氢键作用，从而保持高黏附强度。2.5 IHP-EA 的能量吸能特性图 7(a)所示为不同冲击速率下 IHP-EA 的能量吸收率。随着冲击速率增加，材料的能量吸收率从 47.09%增加到 78.44%。PDMS 的能量吸收率并没有随着冲击速率增加而增加，仅在 50%左右。这是因为 IHP-EA 内存在 BO 动态交联键，使 IHP-EA 在遭受高速冲击时可迅速硬化并吸收能量。图 7(b)所示为不同拉伸速率下 IHP-EA 的应力-应变曲线，IHP-EA 具有明显的速率响应性，其应力-应变均随拉伸速率的增加而增大。这是因为随拉伸速率增加，IHP-EA 内的动态交联度增加。此外，通过计算得到 IHP-EA 的 RSTe32,33，证明 IHP-EA 具有良好的软硬转换能力，能够有效吸能(图 7(c)。3 结论(1)通过原位交联复合制备了兼具高表面黏附和吸能减震性能的吸能弹性体材料 IHP-EA。(2)IHP-EA 在玻璃基材上黏附强度达 198kPa，同时具备转移黏附和多次黏附能力，转移黏附效率可达(a)(c)(b)(d)OriginAfter 24 hAfter 48 h500 mCutHealBBO OOONNHHOHOHHOHO500 m500 mStrain/%IHP-EASelf-healing 48 hSelf-healing 24 hStress/MPa040801201602000.050.100.150.200.250.30Displacement/mmIHP-EA Glass adheres in situ48h=0.22/0.25100%=88%2=173.53/198.15100%=87.57%24h=0.19/0.25100%=76%3=147.89/198.15100%=76.63%转=187.3/198.15100%=94.52%IHP-EA Secondary adhesionIHP-EA Triple adhesionIHP-EA PTFE transfer glassAdhesion strength/kPa024681050100150200250图6IHP-EA 的(a)自愈过程、(b)自愈机理、(c)自愈合后的应力-应变曲线和(d)转移黏附和多次黏附强度Fig.6(a)Self-healingprocess,(b)self-healingmechanism,(c)stress-straincurvesand(d)transferadhesionandmulti-adhesionstrengthofIHP-EAVelocity/(ms1)Energy absorption rate/%1.5402.0IHP-EA(a)(b)(c)PDMS2.53.03.54.04.55.050607080Strain/%Stress/MPa0501050200400Tensile rate/(mmmin1)1001502002500.20.40.60.8Angular frequency/s1Stress/MPa102104101GGRSTe=17.3710010102105图7IHP-EA 的(a)能量吸收率和(b)应力-应变曲线以及(c)流变学分析Fig.7(a)Energyabsorptionrate,(b)stress-straincurvesand(c)rheologicalanalysisofIHP-EA414功能高分子学报第36卷94.37%，三次转移黏附效率可达 76.63%。(3)IHP-EA 的冲击硬化能力出色，在 4.43m/s 的高速冲击下可实现 78.44%的能量吸收率。参考文献：HAOYF,WANGTM,XIEZX,SUNWG,LIUZM,FANGX,YANGMX,WENL.Aeutectic-alloy-infusedsoftactuatorwithsensing,tunabledegreesoffreedom,andstiffnesspropertiesJ.JournalofMicromechanicsandMicroengineering，2018，28（2）：024004-024013.1HUYNHTP,HAICKH.AutonomousflexiblesensorsforhealthmonitoringJ.AdvancedMaterials，2018，30（50）：1802337-1802348.2JINH,HUPNHTP,HAICKH.Self-healablesensorsbasednanoparticlesfordetectingphysiologicalmarkersviaskinandbreath:TowarddiseasepreventionviawearabledevicesJ.NanoLetters，2016，16（7）：4194-4202.3PALLEAUE,REECES,DESAISC,SMITHME,DICKEYMD.Self-healingstretchablewiresforreconfigurablecircuitwiringand3DmicrofluidicsJ.AdvancedMaterials，2013，25（11）：1589-1592.4LIXP,YUR,HEYY,ZHANGY,YANGX,ZHAOXJ,HUANGW.Self-healingpolyurethaneelastomersbasedonadisulfidebondbydigitallightprocessing3DprintingJ.ACSMacroLetters，2019，8（11）：1511-1516.5ZHAOHH,YANS,JINXH,NIUPY,ZHANGGZ,WUYK,LIHJ.Tough,self-healableandconductiveelastomersbasedonfreezing-thawingstrategyJ.ChemicalEngineeringJournal，2020，402：125421-125430.6CHENXH,YINL,LVJ,GROSSAJ,LEM,GUTIERREZNG,LIY,JEERAPANI,GIROUDF,BEREZOVSKAA,RACHELK,REILLYO,XUS,COSNIERS,WANGJ.Stretchableandflexiblebuckypaper-basedlactatebiofuelcellforwearableelectronicsJ.AdvancedFunctionalMaterials,2019,29(46)：1905785-1905793.7GAOM,WUHX,PLAMTHOTTAMR,XIEZX,LIUY,HUJH,WUSW,WUL,HEXM,PEIQB.Skintemperature-triggered,debonding-on-demandstickerforaself-poweredmechanosensitivecommunicationsystemJ.Matter，2021，4（6）：1962-1974.8LIUQ,NIANG,YANGC,QUS,SUOZ.BondingdissimilarpolymernetworksinvariousmanufacturingprocessesJ.NatureCommunications，2018，9（1）：1-11.9HAMMOCKML,CHORTOSA,TEEBCK,TOKJBH,BAOZN.25thAnniversaryarticle:Theevolutionofelectronicskin(e-skin):Abriefhistory,designconsiderations,andrecentprogressJ.AdvancedMaterials，2013，25（42）：5997-6038.10ZHANGBL,ZHANGP,ZHANGHZ,YANC,ZHENGZJ,WUB,YUY.Atransparent,highlystretchable,autonomousself-healingpoly(dimethylsiloxane)elastomerJ.MacromolecularRapidCommunications，2017，38（15）：1700110-1700119.11RAOYL,CHORTOSA,PFATTNERR,LISSELF,CHIUYC,FEIGV,XUJ,KUROSAWAT,GUXD,WC,HEMQ,CHUNGJW,BAOZN.Stretchableself-healingpolymericdielectricscross-linkedthroughmetal-ligandcoordinationJ.JournaloftheAmericanChemicalSociety，2016，138（18）：6020-6027.12XUK,TANY,XINJH,LIUY,LUCG,DENGYK,HANCY,HUH,WANGPX.AnovelimpacthardeningpolymerwithnegativePoissonsratioforimpactprotectionJ.MaterialsTodayCommunications,2015(5)：50-59.13YANGJW,BAIRB,LIJY,YANGCH,YAOX,LIUQH,VLASSAKJ,MOONEYDJ,SUOZG.Designmoleculartopologyforwet-dryadhesionJ.ACSAppliedMaterials&Interfac