如果你想要擁有更耐用持久的塑料泡沫或紡織品，答案可能存在于動(dòng)物的皮膚、毛發(fā)或眼睛中?，F(xiàn)在研究者利用天然存在于人體及其它動(dòng)植物體內(nèi)的黑色素使塑料的性能變得更強(qiáng)。
眾所周知，聚氨酯作為一類性能優(yōu)異的高分子合成材料，被廣泛應(yīng)用在膠黏劑、建筑、汽車等行業(yè)。但由于其軟、硬鏈段在熱力學(xué)上的不相容性，使其存在一些性能缺陷。通常可通過多元醇與異氰酸酯的逐步聚合反應(yīng)改變聚氨酯的化學(xué)結(jié)構(gòu)或在體系中加入無機(jī)或有機(jī)填料對(duì)聚氨酯進(jìn)行改性以拓展其應(yīng)用。由于其特殊的軟、硬鏈段的結(jié)構(gòu)，因此很難同時(shí)實(shí)現(xiàn)聚氨酯的增強(qiáng)和增韌。
天然黑色素(melanin)納米粒子是結(jié)構(gòu)單元含有大量酚羥基、氨基和羧基的一類大分子，廣泛存在于動(dòng)植物中。同時(shí)納米粒子中基團(tuán)具有較強(qiáng)的活性能夠與聚氨酯預(yù)聚物中的異氰酸根反應(yīng)，基于這一點(diǎn)，江南大學(xué)化工學(xué)院陳明清和東為富教授課題組博士生汪洋嘗試烏賊墨囊中提取黑色素，并將其添加到普通聚氨酯中，當(dāng)加入少量的黑色素時(shí)(2 wt%)，材料拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別由原先的5.6MPa，770%提高至51.5MPa和1880%，同時(shí)材料韌性提高了10倍。聚合物的力學(xué)性能顯著提高，對(duì)比目前的文獻(xiàn)報(bào)道，其增強(qiáng)效果處于較高水平，好于其他納米復(fù)合材料，如碳納米管、石墨烯、纖維素等增強(qiáng)材料。
相關(guān)成果以“Superior Performance of Polyurethane Based on Natural Melanin Nanoparticles”為題發(fā)表在國(guó)際期刊Biomacromolecules(2016, 17 (11): 3782–3789)上。日前，該成果被美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)(American Chemical Society, ACS)新聞周刊PressPac作為研究亮點(diǎn)報(bào)道。
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