共價鍵交聯網絡或熱固性網絡以其優越的機械性能(高斷裂強度、模量等)而聞名，近年來被廣泛應用復合材料、涂層材料等領域。然而，如果對這些熱固性材料施加高應力往往會導致永久變形(磨損、裂縫、斷裂等)。近期，動態共價鍵化學（DCC）被引入到網絡熱固性材料中（動態共價化學涉及的是一系列基于熱力學平衡的可逆平衡的共價化學反應，其核心概念是可逆共價化學鍵。如亞胺鍵、酰腙鍵、酯鍵等都屬于可逆共價化學鍵）。反應的可逆性質使動態共價化學的合成過程中有了校對和自修復功能。其中，呋喃-馬來酰亞胺鍵的動態性質，加上其鍵能夠被熱激活而控制，因此可以實現小裂紋和擦傷的再愈合，甚至是循環利用。

聚離子液體（PILs）能夠保留其離子液體前體的**特性，同時通過IL基團的共價結合到各種大分子結構中來獲得機械強度和穩定性。基于此，美國默里州立大學的Kevin M. Miller等人合成了基于呋喃-馬來酰亞胺和咪唑鏈接成的聚離子液體網絡。并在高溫下誘導其機械性能和導電性能的自我修復。其中合成步驟如圖1所示（以單體4聚合而成的為PIL-CAN-IM；以單體6聚合而成的為PIL-CAN-IM2）

研究人員**行了樣品的機械性能恢復性測定：用剃須刀片把樣品切成長方形，然后垂直地切成兩半。將切好的兩端重疊約2 mm，手指按壓，然后放入烘箱，設定溫度為105 °C。再將一個重200 g的特氟龍（Teflon^TM）放在頂部，以保證重疊處良好接觸。樣品定期取出，測定斷裂時的應力和應變。結果如圖2所示。2小時內機械能能恢復超過70%，在更長時間后可以到達90%。

通過讓電流通過樣品，研究人員對電導率的恢復進行了測定。將矩形樣品置于兩塊銅片電極之間并加熱到110 ℃，同時在樣品頂部放置500 g的重物施加壓力。監測通過樣品的電流，外加電位在±2 V之間循環。然后用剃須刀刀片將樣品切開。在切割樣品時，電流立即下降到其先前值的0.2%（從36到0.06 μA）。當刀片被撤回時，電流恢復到初始的8.2%，隨后在更換樣品頂部的500克重量時跳到23.5%。118分鐘后，通過樣品的電流恢復到初始值的76%。詳細的電導率變化如圖3所示

從兩個恢復測試結果可以看到，在2個小時內樣品的機械性能和電導率均能恢復到70%，隨時間延長還會有進一步的恢復。這表明該聚離子液體共價交聯網絡在升溫時具有良好的自我修復能力，有望用于新型自修復材料。

原文鏈接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/PY/D0PY00016G

原文作者：

Katelyn M. Lindenmeyer, R. Daniel Johnson and Kevin M. Miller

DOI: 10.1039/D0PY00016G