一种评估聚合物基自修复膜自修复能力的方法技术

本发明专利技术涉及一种评估聚合物基自修复膜自修复能力的方法，是将聚合物基自修复膜进行制样—刻蚀—自修复—测量过程，当测量结果不合规时，即当裂纹形貌目视存在明显裂纹或者D大于阈值K时，则重新进行制样—刻蚀—自修复—测量的过程，且刻蚀的特定裂纹结构为上一次刻蚀中的自修复能力下一等级对应的结构；当测量结果合规时，即当裂纹形貌目视无明显裂纹且D小于等于阈值K时，则聚合物基自修复膜的自修复能力等级为该次刻蚀中的特定裂纹结构所对应的等级；特定裂纹结构由具有相同间距的裂纹构成，每个裂纹的尺寸用直径和深度或者宽度和深度表示；自修复能力等级分为优、良、中、差四个等级。

【技术实现步骤摘要】
一种评估聚合物基自修复膜自修复能力的方法
本专利技术属于复合材料评价
，涉及一种评估聚合物基自修复膜自修复能力的方法。
技术介绍
具有自修复功能的聚合物基复合材料可以模仿生物体损伤自愈合的机理，从而可以对材料加工或使用过程中肉眼难以发现的微观裂纹进行自修复。各项性能已经达到工程材料指标要求的聚合物材料，在使用过程中不可避免地会产生裂纹，进而在使用过程中包藏着隐患，直至丧失使用价值。裂纹的早期修复，特别是自修复是一个现实而重要的问题。因此在材料使用前对其自修复性能进行评估是尤为重要的，既可以更好地保护材料，使其免受环境的损伤，也可以通过评估结果选择合适的自修复材料以确保材料安全有效长期的使用，从而消除隐患。目前，关于具有自修复功能的聚合物基复合材料的自修复过程，大多是使用手术刀或刀片切割出裂纹来研究它们的自修复能力。但是，这种过程中存在如下问题：(1)切割出的裂纹不是纳米及亚微米尺寸的裂纹；(2)切割出的裂纹的深度、宽度和位置无法精确控制，不能进行复杂可控形貌裂纹的构建；(3)在具有自修复功能的聚合物基复合材料的同一个位置进行多次精准裂纹的构建难以实现。上述问题使得研究聚合物基材料的自修复性能受到限制，也很难系统地比较不同聚合物基材料的自修复能力的大小。因此，有必要开发一种新的方法来评估具有自修复功能的聚合物基复合材料的的自修复能力的大小，进而促进聚合物基材料的自修复性能研究的发展，有助于在一些重要工程和尖端
延长材料的使用寿命，同时减轻使用过程中潜在的危害。
技术实现思路
r>本专利技术提供一种评估聚合物基自修复膜自修复能力的方法，目的是对聚合物基自修复膜进行自修复能力的评估以及比较(评价)不同自修复膜的自修复能力；具体是：将聚合物基自修复膜进行制样—刻蚀—自修复—测量过程，其中，刻蚀形成的特定裂纹结构与设定的自修复能力等级的裂纹尺寸的临界值对应，并通过对自修复后的聚合物基自修复膜的裂纹形貌和上表面粗糙度值D进行测量，并判断其是否完成自修复，若某一等级临界值对应的裂纹结构无法完成自修复，则重新进行取样进行下一等级的测试，直至能够完成自修复，则其对应的裂纹结构对应的等级即为该聚合物基自修复膜的自修复能力等级。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种评估聚合物基自修复膜自修复能力的方法，将聚合物基自修复膜进行制样—刻蚀—自修复—测量过程，当测量结果合规时，将刻蚀中特定裂纹结构对应的自修复能力等级记为评估结果；具体步骤如下：(1)制样：对聚合物基自修复膜进行无损切割使得聚合物基自修复膜的尺寸标准化；(2)刻蚀：对聚合物基自修复膜进行刻蚀使得聚合物基自修复膜上表面形成特定裂纹结构；所述的特定裂纹结构为自修复能力等级之一对应的结构；(3)自修复：将刻蚀后的聚合物基自修复膜静置进行自修复；(4)测量：得出自修复后的聚合物基自修复膜的裂纹形貌和上表面粗糙度值D；当裂纹形貌目视存在明显裂纹或者D大于阈值K时，则重新选择制样的膜进行刻蚀—自修复—测量的过程，且刻蚀的特定裂纹结构为上一次刻蚀中的自修复能力下一等级对应的结构；所述当测量结果合规时，即当裂纹形貌目视无明显裂纹且D小于等于阈值K时，则聚合物基自修复膜的自修复能力等级为该次刻蚀中的特定裂纹结构所对应的等级；所述特定裂纹结构由具有相同间距(该间距远远小于每个裂纹的尺寸，使其对自修复性能的影响可以忽略不计，该间距的尺寸为10nm-50μm)的裂纹构成，每个裂纹的尺寸用直径a和深度c或者宽度b和深度c表示；(当需要对多张膜进行自修复能力比较时，各种膜刻蚀后形成的裂痕的直径、深度或宽度和深度一致。)间距与最初所使用的的模板尺寸有关，周期减去直径或宽度即为间距。对于微球模板和金圆孔模板而言，周期即为最初使用的微粒的直径(金和银纳米粒子除外)，对于金圆盘、金条带模板而言，周期即为最初光刻时所使用的模板的周期。所述自修复能力等级及其判定为：优，对应的特定裂纹结构中裂纹的尺寸为a1和c1或者b1和c1时，能完成自修复；良，对应的特定裂纹结构中裂纹的尺寸为a2和c2或者b2和c2时，能完成自修复；中，对应的特定裂纹结构中裂纹的尺寸为a3和c3或者b3和c3时，能完成自修复；差，对应的特定裂纹结构中裂纹的尺寸为a3和c3或者b3和c3时，不能完成自修复。作为优选的技术方案：所述的一种评估聚合物基自修复膜自修复能力的方法，所述无损切割采用的是玻璃刀或手术刀片。对于在基底上的样品可以采用玻璃刀进行切割，对于没有在基底上的样品可以采用手术刀片进行切割。所述膜的尺寸标准化是指膜的厚度大于特定裂纹结构的深度，长度为5mm～10cm，宽度为5mm～10cm；所述的50μm≤a1，50μm≤b1，50μm≤c1；所述的5μm≤a2＜50μm，5μm≤b2＜50μm，5μm≤c2＜50μm；所述的1μm≤a3＜5μm，1μm≤b3＜5μm，1μm≤c3＜5μm。上述的直径a和深度c或者宽度b和深度c在特定的情景中，对应不同的等级取定值。在不同的情景中，对应的值可能不相同也可能相同。如上所述的一种评估聚合物基自修复膜自修复能力的方法，所述的聚合物基自修复膜为支化聚乙烯基亚胺和聚丙烯酸多层膜、支化聚乙烯基亚铵和聚乳酸多层膜、聚乙烯醇-聚丙烯酸自修复水凝胶电解质膜、聚丙烯酸和2-(二乙氨基)甲基丙烯酸乙酯聚离子复合物水凝胶膜、多巴胺-氧化海藻酸钠和聚丙烯酰胺水凝胶膜、偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物膜、环糊精的超分子水凝胶膜、含环氧丙烷的壳聚糖膜、硝基多巴胺修饰的壳聚糖膜、接枝聚6-丙烯酰胺基己酸的海藻酸膜或者含丙烯酰胺的海藻酸膜。如上所述的一种评估聚合物基自修复膜自修复能力的方法，所述刻蚀中的聚合物基自修复膜还置于一个基底上，该基底为硅基底、玻璃基底或者石英基底。如上所述的一种评估聚合物基自修复膜自修复能力的方法，所述的刻蚀采用的刻蚀模板为二氧化硅微球、聚苯乙烯微球、金纳米粒子、银纳米粒子、金纳米孔阵列膜、金圆盘或者金微米条带。刻蚀模板在刻蚀后采用对应的刻蚀剂进行刻蚀移除。不同模板所能构建裂纹的尺寸范围表刻蚀模板特定裂纹结构尺寸二氧化硅微球微纳米柱直径：300nm～1μm金属纳米粒子微纳米柱直径：10nm～300nm聚苯乙烯微球微纳米锥底部直径：200nm～5μm金纳米孔阵列膜微纳米肼直径：200nm～5μm金微米条带微纳米条带宽度：大于500nm金圆盘微纳米柱直径：大于500nm如上所述的一种评估聚合物基自修复膜自修复能力的方法，二氧化硅微球的直径为300nm～1μm，聚苯乙烯微球的直径为500nm～5μm，金纳米粒子或银纳米粒子的直径为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种评估聚合物基自修复膜自修复能力的方法，其特征是：将聚合物基自修复膜进行制样—刻蚀—自修复—测量过程，当测量结果合规时，将刻蚀中特定裂纹结构对应的自修复能力等级记为评估结果；具体步骤如下：/n(1)制样：对聚合物基自修复膜进行无损切割使得聚合物基自修复膜的尺寸标准化；/n(2)刻蚀：对聚合物基自修复膜进行刻蚀使得聚合物基自修复膜上表面形成特定裂纹结构；所述的特定裂纹结构为自修复能力等级之一对应的结构；/n(3)自修复：将刻蚀后的聚合物基自修复膜静置进行自修复；/n(4)测量：得出自修复后的聚合物基自修复膜的裂纹形貌和上表面粗糙度值D；/n当裂纹形貌目视存在明显裂纹或者D大于阈值K时，则重新选择制样的膜进行刻蚀—自修复—测量的过程，且刻蚀的特定裂纹结构为上一次刻蚀中的自修复能力下一等级对应的结构；/n所述当测量结果合规时，即当裂纹形貌目视无明显裂纹且D小于等于阈值K时，则聚合物基自修复膜的自修复能力等级为该次刻蚀中的特定裂纹结构所对应的等级；/n所述特定裂纹结构由具有相同间距的裂纹构成，每个裂纹的尺寸用直径a和深度c或者宽度b和深度c表示；/n所述自修复能力等级及其判定为：/n优，对应的特定裂纹结构中裂纹的尺寸为a1和c1或者b1和c1时，能完成自修复；/n良，对应的特定裂纹结构中裂纹的尺寸为a2和c2或者b2和c2时，能完成自修复；/n中，对应的特定裂纹结构中裂纹的尺寸为a3和c3或者b3和c3时，能完成自修复；/n差，对应的特定裂纹结构中裂纹的尺寸为a3和c3或者b3和c3时，不能完成自修复。/n...

【技术特征摘要】
1.一种评估聚合物基自修复膜自修复能力的方法，其特征是：将聚合物基自修复膜进行制样—刻蚀—自修复—测量过程，当测量结果合规时，将刻蚀中特定裂纹结构对应的自修复能力等级记为评估结果；具体步骤如下：
(1)制样：对聚合物基自修复膜进行无损切割使得聚合物基自修复膜的尺寸标准化；
(2)刻蚀：对聚合物基自修复膜进行刻蚀使得聚合物基自修复膜上表面形成特定裂纹结构；所述的特定裂纹结构为自修复能力等级之一对应的结构；
(3)自修复：将刻蚀后的聚合物基自修复膜静置进行自修复；
(4)测量：得出自修复后的聚合物基自修复膜的裂纹形貌和上表面粗糙度值D；
当裂纹形貌目视存在明显裂纹或者D大于阈值K时，则重新选择制样的膜进行刻蚀—自修复—测量的过程，且刻蚀的特定裂纹结构为上一次刻蚀中的自修复能力下一等级对应的结构；
所述当测量结果合规时，即当裂纹形貌目视无明显裂纹且D小于等于阈值K时，则聚合物基自修复膜的自修复能力等级为该次刻蚀中的特定裂纹结构所对应的等级；
所述特定裂纹结构由具有相同间距的裂纹构成，每个裂纹的尺寸用直径a和深度c或者宽度b和深度c表示；
所述自修复能力等级及其判定为：
优，对应的特定裂纹结构中裂纹的尺寸为a1和c1或者b1和c1时，能完成自修复；
良，对应的特定裂纹结构中裂纹的尺寸为a2和c2或者b2和c2时，能完成自修复；
中，对应的特定裂纹结构中裂纹的尺寸为a3和c3或者b3和c3时，能完成自修复；
差，对应的特定裂纹结构中裂纹的尺寸为a3和c3或者b3和c3时，不能完成自修复。


2.根据权利要求1所述的一种评估聚合物基自修复膜自修复能力的方法，其特征在于，所述无损切割采用的是玻璃刀或手术刀片。
所述膜的尺寸标准化是指膜的厚度大于特定裂纹结构的深度，长度为5mm～10cm，宽度为5mm～10cm；
所述的50μm≤a1，50μm≤b1，50μm≤c1；
所述的5μm≤a2＜50μm，5μm≤b2＜50μm，5μm≤c2＜50μm；
所述的1μm≤a3＜5μm，1μm≤b3＜5μm，1μm≤c3＜5μm。


3.根据权利要求1或2中所述的一种评估聚合物基自修复膜自修复能力的方法，其特征在于，所述的聚合物基自修复膜为支化聚乙烯基亚胺和聚丙烯酸多层膜、支化聚乙烯基亚铵和聚乳酸多层膜、...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈洪旭，李海东，程凤梅，陈超，林祥松，
申请(专利权)人：嘉兴学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33