Liberata Guadagno

1 Departamentul de inginerie industrială, Universitatea din Salerno, Via Giovanni Paolo II 132, 84084 Fisciano, Italia; ti.asinu@oiccutrevl (L.V.); ti.asinu@oeddanc (C.N.); ti.asinu@eserbalacile (E.C.); ti.asinu@arrabg (G.B.); ti.asinu@odnomiarm (M.R.)

bază

Luigi Vertuccio

1 Departamentul de inginerie industrială, Universitatea din Salerno, Via Giovanni Paolo II 132, 84084 Fisciano, Italia; ti.asinu@oiccutrevl (L.V.); ti.asinu@oeddanc (C.N.); ti.asinu@eserbalacile (E.C.); ti.asinu@arrabg (G.B.); ti.asinu@odnomiarm (M.R.)

Carlo Naddeo

1 Departamentul de inginerie industrială, Universitatea din Salerno, Via Giovanni Paolo II 132, 84084 Fisciano, Italia; ti.asinu@oiccutrevl (L.V.); ti.asinu@oeddanc (C.N.); ti.asinu@eserbalacile (E.C.); ti.asinu@arrabg (G.B.); ti.asinu@odnomiarm (M.R.)

Elisa Calabrese

1 Departamentul de inginerie industrială, Universitatea din Salerno, Via Giovanni Paolo II 132, 84084 Fisciano, Italia; ti.asinu@oiccutrevl (L.V.); ti.asinu@oeddanc (C.N.); ti.asinu@eserbalacile (E.C.); ti.asinu@arrabg (G.B.); ti.asinu@odnomiarm (M.R.)

Giuseppina Barra

1 Departamentul de inginerie industrială, Universitatea din Salerno, Via Giovanni Paolo II 132, 84084 Fisciano, Italia; ti.asinu@oiccutrevl (L.V.); ti.asinu@oeddanc (C.N.); ti.asinu@eserbalacile (E.C.); ti.asinu@arrabg (G.B.); ti.asinu@odnomiarm (M.R.)

Marialuigia Raimondo

1 Departamentul de inginerie industrială, Universitatea din Salerno, Via Giovanni Paolo II 132, 84084 Fisciano, Italia; ti.asinu@oiccutrevl (L.V.); ti.asinu@oeddanc (C.N.); ti.asinu@eserbalacile (E.C.); ti.asinu@arrabg (G.B.); ti.asinu@odnomiarm (M.R.)

Andrea Sorrentino

2 Institutul de polimeri, compozite și biomateriale (IPCB-CNR), prin Previați n. 1/E, 23900 Lecco, Italia; [email protected]

Wolfgang H. Binder

3 Chimie Macromoleculară, Institutul de Chimie, Facultatea de Științe Naturale II, Universitatea Martin Luther Halle-Wittenberg, Von-Danckelmann-Platz 4, 06120 Halle, Germania; [email protected] (W.H.B.); [email protected] (P.M.); ni.ca.sepu.ndd@anars (S.R.)

Philipp Michael

3 Chimie Macromoleculară, Institutul de Chimie, Facultatea de Științe Naturale II, Universitatea Martin Luther Halle-Wittenberg, Von-Danckelmann-Platz 4, 06120 Halle, Germania; [email protected] (W.H.B.); [email protected] (P.M.); ni.ca.sepu.ndd@anars (S.R.)

Sravendra Rana

3 Chimie Macromoleculară, Institutul de Chimie, Facultatea de Științe Naturale II, Universitatea Martin Luther Halle-Wittenberg, Von-Danckelmann-Platz 4, 06120 Halle, Germania; [email protected] (W.H.B.); [email protected] (P.M.); ni.ca.sepu.ndd@anars (S.R.)

4 Departamentul de Chimie, Universitatea de Petrol și Studii Energetice (UPES), Bidholi Dehradun 248007, India

Abstract

1. Introducere

Conceptul de materiale care au capacitatea de a se repara este inspirat în principal de natură. În sistemele vii, daunele care nu compromit complet entitatea structurală a sistemului sau o parte a acestuia sunt capabile să activeze mecanisme de vindecare spontane. Marea provocare de a transfera această capacitate către materiale sintetice structurale constă în faptul că aceste materiale, spre deosebire de sistemele vii, nu au activitate metabolică. Cu toate acestea, chiar și în materie neînsuflețită, natura oferă informații eficiente pentru atingerea acestui obiectiv. Imitarea mecanismelor naturale deschide perspective emergente și fascinante. Ar putea avea un impact semnificativ asupra gradului de viață și siguranței materialelor sintetice pentru mai multe aplicații. Dintre materialele sintetice, polimerii termoplastici și termorezistenți sunt produși pe scară largă pentru utilizarea lor în multe sectoare tehnologice și industriale; prin urmare, posibilitatea de a adăuga funcții de autoreparare la aceste materiale este cercetată de cercetători din întreaga lume [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14, 15,16,17,18,19,20,21,22,23].

Recent s-a evidențiat faptul că legăturile de hidrogen, combinate cu alte interacțiuni noncovalente mai slabe, pot afecta puternic geometria și, în consecință, proprietățile cristalelor de perovskit. De exemplu, Varadwaj et. al. a evidențiat rolul relevant al legăturii de hidrogen și a altor interacțiuni necovalente în determinarea înclinării octaedrice într-un sistem semiconductor perovskit CH3NH3PbI3 [61]. Formând acest studiu, autorii au concluzionat că este incorect să atribuiți un rol important numai interacțiunilor puternice noncovalente, deoarece alte interacțiuni slabe necovalente afectează, de asemenea, parametrii geometrici și, prin urmare, performanța fizică a materialului.

În această lucrare, MWCNT-urile au fost funcționalizate cu scopul de a dezvolta nanocompozite epoxidice auto-vindecătoare multifuncționale, luând în considerare ideea de a proiecta materiale și structuri cu diferite funcționalități integrate. În special, nanoparticulele conductoare electric (nanotuburi de carbon sau nanoparticule pe bază de grafen) sunt în prezent încorporate în rășini pentru a spori conductivitatea electrică a nanocompozitelor rezultate acționează ca un suport pentru grupurile funcționale capabile să confere simultan capacitatea de auto-vindecare matricilor polimerice. Mai mult decât atât, posibilitatea de a dezvolta compozite de auto-vindecare conductive electric deschide noi perspective interesante în sectorul materialelor auto-receptive. Într-adevăr, funcții inteligente, cum ar fi auto-detectare, anti/degivrare, auto-vindecare etc. poate fi integrat în materiale/structuri prin exploatarea caracteristicilor electrice intrinseci ale materialelor. În plus, încorporarea formelor nanostructurate de carbon în matricile polimerice poate spori simultan nu numai conductivitatea electrică și funcțiile inteligente auto-receptive, ci și alte proprietăți dorite, cum ar fi rezistența termică, rezistența la flacără și durabilitatea [62,63,64, 65,66,67,68,69].

O atenție deosebită a fost acordată modificării matricei termorezistente pentru a o face capabilă să găzduiască legături tranzitorii pe care se bazează funcția de vindecare.

Moții cu capacitatea intrinsecă de a se comporta simultan ca donatori și acceptori de hidrogen au fost atașați covalent la pereții nanotuburilor de carbon pentru a permite formarea interacțiunilor RHB. Legăturile de hidrogen, de fapt, pot acționa ca niște cârlige reversibile, permițând în mod eficient deschiderea și închiderea cârligelor, permițând astfel o repetare dinamică a evenimentelor de autoreparare. O caracteristică interesantă pentru aplicații industriale reale este posibilitatea de a activa evenimente de vindecare repetate chiar și în aceeași zonă. De fapt, este posibil cu această strategie să permită conexiuni și reconectări și astfel formarea rețelelor supramoleculare cu singura condiție ca porțiunile capabile să stabilească legături de hidrogen trebuie să fie la o distanță adecvată pentru a simți interacțiunile atractive.

Proiectarea acestor interacțiuni reversibile este inspirată de sistemele vii, cum ar fi capacitatea remarcabilă a ADN-ului cu dublă helică de a se forma, rupe (în timpul separării catenelor) și a reforma legăturile de hidrogen (a se vedea ilustrația schematică din Figura 1). Am încercat să imităm această mare capacitate de a forma, rupe și reforma legături de hidrogen în materie neînsuflețită între MWCNT funcționalizate (ca în Figura 1).