室温自愈合环氧树脂/MXene自适应网络的多动态键合工程

 环氧树脂热固性材料具有优异的韧性和自修复性能，是高端制造应用和可持续发展的必要条件。传统的环氧交联网络具有固有的脆性，导致这些特性的缺乏。从贻贝珍珠层和足丝中汲取灵感，开发了仿生环氧树脂/MXene网络，具有多类型动态键合系统和反向人工珍珠层结构。通过分级组装，该网络集成了侧链四重氢键（H-键）、动态二硫键和界面H-键，促进了能量的快速耗散。这种环氧树脂通过精心的工程设计展示了卓越的性能，表现出令人印象深刻的韧性（210.75兆焦耳m−3），比蜘蛛丝高出30%。它还显示出卓越的拉伸性（864.72%）和快速自愈能力（在25 °C下2小时内回收率为90.0%）。由于疏水链对动态键的保护，这些性质的组合在各种环境条件下始终保持不变。该仿生网络增强了复合材料的上级气密性和高界面粘合强度（9.58 MPa）。
图解


图1:a）MXene/UPy纳米片的制备过程。B）贻贝珍珠层和足丝结构。c）以多种类型的动态键和反向人工珍珠层结构为特征的环氧树脂/MXene适应性网络的示意图。d）复合材料内动态键的相互作用。

图2：a）MXene/UPy纳米片的TEM图像和相应的元素分布图。B）MXene/UPy纳米片的SPM图像。c）USEP-M0.5自适应网络的SEM图像。d）USEP-M0.5的温度依赖性IR光谱和相关的2DCOS分析：e）在从25 ° C加热至200 °C期间记录的同步和f）异步光谱（其中2DCOS图中的红色和蓝色表示正强度和负强度，分别）。g）氢键的键合模式和（h）改性前后环氧树脂与纳米片之间的结合能。

图3：(a1)2D WAXS图案，（a2）2D SAXS图案，和B）在不同的拉伸-恢复应变下USEP-M0.5的长周期值。c）应力-应变曲线和d）环氧树脂的杨氏模量和韧性值。e）所提出的材料与文献中增韧的环氧树脂的机械性能的比较。f）在USEP-M0.5的不同最大应变下的循环应力-应变曲线。g）承载光学图像和h）USEP-M0.5中力学性能增强机理示意图。

图4：环氧树脂在各种条件下自愈后的应力-应变曲线：a）25 °C下2小时，b）0 °C下2小时。c）