探索无机成分之外的玻璃是人工透明材料发展的新方向。受聚合物和超分子玻璃成功的启发，我们将注意力转移到通过聚合低分子量单体来制备透明玻璃上，这些单体自然地与非共价识别基序相匹配。在这项工作中，选择了含有乙烯基和四氟硼酸盐反阴离子的咪唑单元来构建人工玻璃。实验和理论研究表明，阴离子的交联行为有效地将线性聚合物链转化为三维网络。聚合物-超分子玻璃具有与聚甲基丙烯酸甲酯相当的高抗拉强度(61.31 MPa)、高杨氏模量(1.17 GPa)和良好的光学透明度(> 90%)。此外，获得的玻璃在很宽的温度范围内(从-150°C到150°C)保持优异的机械韧性和光学透明度。该材料具有优异的抗冲击性和阻燃性(V0级)，这是超分子材料所难以达到的。
图解
图1:AG的制备与表征。(a) AG的制备。(b) AG激光雕刻。(c)不同深度AG的相对元素含量x射线光电子能谱(XPS)。(d) AG弛豫过程的平均弛豫时间随温度的变化以及AG α-弛豫和debye弛豫的活化能(Ea)。(e) AG的静电势分布和结合能(Eb)。
图2：AG的光学性质。(a)不同温度下AG的透射率和宏观照片。(b) AG的AFM图像。(c) AG的折射率和消光系数。(d) AG、无机玻璃和小分子玻璃的折射率(UD为尿苷/2′-脱氧腺苷玻璃;TD代表胸苷/ 2 ' -脱氧腺苷玻璃)。
图3：AG的力学行为。(a) 25℃时AG的拉伸应力-应变曲线及挂载宏观照片。(b) AG与其他超分子玻璃的抗拉强度比较。(c) AG与其他超分子玻璃的还原模量和硬度比较。(d) MD模拟的AG的拉力和模型。(e) AG在不同温度下的拉伸强度、杨氏模量和韧性。(f)不同温度下AG的压应力和模量。
图4：AG的力学性能。(a) AG三点弯梁力-位移曲线。(b)汽车碾压AG照片(汽车重量1500公斤;AG的尺寸为100 × 100 × 1mm)。(c) AG的冲击能和邵氏硬度。(d)不同温度下AG抗拉强度随时间的变化。(e)商品材料在25℃和150℃下的抗拉强度。
图5：AG的应用。(a) UL-94试验中AG的照片。(b) AG的HRR和THR随时间变化曲线。(c)不同周期后AG薄膜的透光率。(d) AG膜在手机上的原位聚合。(e)基于AG的手机屏幕保护演示。
图6：AG和PMMA的比较。
结论
综上所述，通过咪唑盐(分子量< 300)的光聚合制备了具有优异抗冲击性和阻燃性的光学透明、机械强度高的AG玻璃。AG在可见光和近红外区域是透明的，透过率在90%以上。AG具有较高的抗拉强度(61.31 MPa)、杨氏模量(1.17 GPa)、抗压强度(46.38 MPa)、硬度(83 HD)和冲击能(18.34 kJ m-2)。它在低温/高温(-150/150°C)下也表现出出色的机械韧性，直接突出了其在极端温度下的适用性。直观地观察到AG优异的阻燃性，并对其进行了定量研究，相关参数优于某些有机透明材料。本研究不仅报道了一种新的透明材料，而且成功地证明了非共价策略在构建具有优异力学和光学性能的有机玻璃中的实用性。
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原文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/mh/d4mh00750f
