基于二硫化钼光热响应的环氧类玻璃高分子复合材料自修复性能研究

针对传统环氧热固性材料不可回收的难题，研究人员通过将KH560修饰的二硫化钜(MoS2)引入含二硫键的环氧类玻璃高分子(EP)网络，开发出近红外光(NIR)触发的自修复复合材料。该材料在140°C下应力松弛时间缩短50%，经20秒NIR照射表面温度达140°C以上，1分钟内实现划痕修复，为可回收电子器件和航空航天材料提供了新思路。

　　

在材料科学领域，传统环氧热固性材料因其不可逆交联结构导致的不可回收性，已成为制约可持续发展的瓶颈问题。这类材料虽具有优异的机械性能和耐化学性，但微裂纹难以检测修复，废弃后更会造成资源浪费。如何赋予环氧材料自修复和可回收特性，成为当前研究热点。

研究人员受类玻璃高分子(Vitrimer)概念的启发，将目光投向动态共价化学。类玻璃高分子通过可逆共价键(如二硫键)实现网络拓扑重排，但传统热触发方式存在能耗高、局部过热等问题。近红外光(NIR)因其深层穿透性和精准操控性，成为理想的外部刺激源。然而，如何将无机光热材料与有机高分子基质有效结合，仍是亟待解决的技术难题。

针对这一挑战，国内某研究团队创新性地采用硅烷偶联剂KH560修饰的二硫化钼(MoS₂)作为光热转换介质，将其引入含4-氨基苯二硫醚(4-AFD)交联的环氧类玻璃高分子体系。通过精妙的分子设计，使KH560-MoS₂表面的环氧基团参与聚合物网络构建，既解决了无机颗粒分散性问题，又实现了高效光热转换与动态键联的协同作用。相关成果发表在《European Polymer Journal》上。

研究团队主要采用三大关键技术：水热法制备纳米MoS₂颗粒，硅烷偶联剂表面修饰改善相容性，以及动态力学分析评估应力松弛行为。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)验证了化学结构，扫描电镜(SEM)观察了材料形貌，并建立光热转换效率与自修复性能的定量关系。

结构表征证实成功修饰

KH560-MoS₂的FTIR谱图显示3432 cm^-1处-OH特征峰，证明硅烷成功接枝。XPS分析表明Si-O-C键形成，说明KH560通过共价键锚定在MoS₂表面。SEM显示改性后颗粒均匀分散，无相分离现象。

动态性能显著提升

含1.0% KH560-MoS₂的复合材料(EP-KH560-MoS₂-1.0%)在140°C下应力松弛时间比纯EP缩短50%，证明二硫键交换反应速率加快。动态热机械分析(DMA)显示储能模量提升20%，表明无机填料起到增强作用。

优异的光热自修复性能

在808 nm近红外光照射下，材料表面20秒内升温至140°C以上。划痕实验表明，EP-KH560-MoS₂-1.0%经1分钟照射后划痕完全消失，修复效率达95%。循环实验证实材料可经受5次损伤-修复过程而不明显降低性能。

这项研究通过"无机光热转换-有机动态化学"的协同设计，突破了传统环氧材料的应用局限。所开发的复合材料兼具快速光响应、高效自修复和良好机械性能，为智能包装、柔性电子等领域的可持续发展提供了新材料解决方案。特别值得注意的是，该工作首次系统研究了MoS₂在环氧类玻璃高分子中的光热效应，为后续多功能复合材料开发奠定了理论基础。Yiyi Shan等研究者通过巧妙的界面工程，展示了如何将纳米材料的独特性质与传统高分子材料完美结合，这一思路对推动绿色材料科学发展具有重要启示意义。