1. 研究目的与意义

研究背景、意义和目的：

聚酰胺树脂，一般是指由二元酸和二元氨通过缩聚反应而得到的在分子链上具有重复酰胺键官能团特征结构的聚合物弹性体。聚酰胺树脂由于其优异的物理机械性能，如强弹性、高模量、高拉伸强度等，化学稳定性以及耐腐蚀性等性能，而广泛应用于电子、交通、航天、建筑、轻工业、重工业等领域，特别是应用于近几年兴起的柔性电器件的制备当中^[1]。然而，当在较大外力破坏下或长期使用之后，聚酰胺树脂或以其为基底的复合材料的表面或者内部难免会出现裂纹、缺口等破损现象从而使得材料的各方面性能急剧下降。而传统的修复工艺需要消耗大量的人力、物力与资源。因此，开发一种修复相对容易并且成本低廉的聚酰胺树脂材料迫在眉睫。

自修复高分子材料^[2-4]是指材料在受到外界载荷作用、环境变化或是长期使用过程中因为材料内部的一些缺陷而导致应力集中进而在材料表面或者内部出现微裂纹和破损后，借助其自身的化学结构或者外加助剂的作用下，实现材料破损缺陷自我愈合的一种材料。现今，自修复高分子材料，按其自修复机理主要分为外援型和本征型自修复两类^[5-6]。外援型是借助外界添加进的愈合剂 ^[7-11]，当材料在受到破坏时，这些愈合剂会释放出修复试剂到损伤部位并通过一系列物理化学反应从而达到材料破损部位快速自修复的效果。本征型自修复材料则是通过材料自身的化学结构而对材料的破损处进行修复，主要是依靠动态的非共价键和共价键来进行自修复，如氢键、金属配位键、双硫键、酰腙键自修复以及diels-alder反应^[12-16]等等。这种材料在发生破损时，能够通过向环境吸收一定的能量而使断裂的化学键进行重组或断键重组来实现自修复。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容：考察了不同实验因素(温度、时间、反应物配比等)对Fe₃O₄ NPs、表面包覆有有机高分子的Fe₃O₄ NPs表面形貌、尺寸、包覆效果以及氢键自修复高分子、磁驱动氢键自修复高分子的力学性能、自修复效率的影响并探索出最佳配方

预期目标：所制备的磁驱动氢键自修复高分子在受到外界载荷破坏断裂后，能够在施加外界磁场的条件下，在室温条件下实现快速自修复，同时达到一个较高的自修复效率。

3. 研究的方法与步骤

研究方法：先制备出一种纳米四氧化三铁微球，然后在其表面通过乳液聚合的方法接枝包覆上一层有机高分子材料，最后将其复合到分子链上含有能形成氢键的原子基团的聚酰胺弹性体中，制备出一种磁驱动氢键自修复高分子材料。那么在材料产生微损伤后，可以通过施加磁场，而在四氧化三铁微球的驱动下促使这些损伤界面互相靠近并利用氢键自修复原理从而使材料损伤界面处断裂的分子链进行修复。同时通过磁热效应来提供分子链运动和氢键形成的热运动能，从而加速这种自修复的进行，提高效率。

实验步骤：

（1）纳米四氧化三铁微球的制备：通过多元醇还原法和共沉淀法两种不同的方法制备不同粒径大小和表面粗糙程度的纳米四氧化三铁。

（2）表面包覆有有机高分子的纳米四氧化三铁微球的制备：使用硅烷偶联剂kh550和kh570活化fe₃o₄ nps的表面，并通过乳液聚合的方法在fe₃o₄ nps上包覆了nvp和 dvb缩聚而成的聚合物。

4. 参考文献

[1] 李娟，计文希，杜文杰，张龙贵，宋建会，刘宣伯，张韬毅. 聚酰胺6共聚物的制备与表征[j]. 合成树脂及塑料, 2020, 37(1):17-20.

[2] n.sottos, s. white, i. bond, introduction: self-repairing polymers and composites[j]. j. r. soc.interface, 2007, 4(13):347-348.

[3] y. c. yuan, t. yin, m. z. rong,m. q. zhang. self-repairing in polymers and polymerscomposites. concepts, realization and outlook: a review[j]. express. polym. lett., 2008, 2(4): 238-250.

5. 计划与进度安排

（1）第1周：查阅文献资料，撰写开题报告；

（2）第2周~第3周：设计实验步骤及工艺；

（3）第4周~第12周：完成相关实验；

（4）第13周~第14周：结构表征及性能测试；