DOI: 10.1038/s41598-020-78706-3

工程应用中的自愈性材料具有自我修复损伤的特点,能够提高使用材料的安全性,延长材料寿命,是一种具有损伤管理性能的智能新材料。结合自愈载体方面的研究进展，通过优化自愈性能的脆性和引入生物降解性来改变其化学结构，首次将TPS与PVDF混合用于静电纺丝合成纳米纤维，作为乙烯基酯（VE）树脂的载体。将TPS与PVDF基聚合物进行机械共混，并根据力学性能优化TPS含量（10wt％）。通过场发射扫描电子显微镜（FESEM）、傅立叶变换红外光谱、X射线衍射、热分析、水分分析等手段对新型纳米纤维进行了表征，采用FESEM和能量色散X射线能谱分析研究了其自愈合性能。TPS/PVDF纤维含氢键，随着TPS含量的增加，其结晶度（40.57→44.12％）和直径（115→184nm）增加，纤维表面粗糙度增大。微观分析表明，VE树脂从刺穿纤维的划痕部位流出。有趣的是，经过一段时间后，浸蚀部位通过扩散树脂的固化而自动固化。在塑性区的拉伸试验中，纳米纤维的机械拉伸表明，随着每次拉伸时杨氏模量的增加，弹性（TPS/PVDF纤维）降低，脆性（固化VE树脂）增加，这清楚地阐明了其愈合性能。

图1.产生TPS/PVDF核-壳纳米纤维的静电纺丝工艺示意图。

图2.TPS/PVDF纳米纤维：（A）直径分布直方图和较低放大倍率的FESEM图像，（B）较高放大倍率的FESEM图像和（C）EDX分析。

图3.（A）FTIR光谱，其中包括（B，C）TPS/PVDF纳米纤维的新特征带，以及（D）TPS和PVDF之间的分子相互作用。

图4.（A）PVDF、TPS和PVDF/TPS纳米纤维的XRD图和（B）结晶度。

图5.（A）TPS/PVDF纳米纤维的拉伸模量和断裂伸长率以及（B）应力-应变曲线。

图6.（A）TPS/PVDF，（B）V-10TPn和（C）M-10TPn的TGA曲线，以及（D,E）TPS/PVDF纳米纤维中治愈剂（VE-CN和MEKP）的体积百分比与热性能的关系示意图。

图7.VM-10TPn的SEM图像：（A）划破，（B）6小时后，（C）24小时后，（D）VM-10TPn的EDX映射：（E）破裂V-10TPn纳米纤维和破裂部位的EDX分析，（F）破裂M-10TP纳米纤维和破裂部位的EDX分析。

图8.（A）拉伸试验结果，（B，C）周期性拉伸时的拉伸应力/应变曲线，以及（D）10TPn和VM-10TPn拉伸模量的相对变化。

图9.（A，B）核壳纳米纤维的显微图像，（C，D）通过拉伸载荷反复拉伸后的10TPn和VM-10TPn的数字图像，以及（E）愈合机制的示意图。