聚合物膜材料由于具有特殊的组成和结构,通常展现出多种多样的优异的功能。然而,聚合物材料的模量和硬度相比无机材料都要低很多,因而在使用过程中很容易遭受外界的损伤。受损的聚合物材料会丧失原有的功能导致无法继续使用并会对我们的生产生活造成严重的影响。因此,赋予聚合物功能材料自修复的性质是延长材料的使用寿命以及提高其功能可靠性的最有效的方法之一。借助于材料内部存在的可逆作用力,具有自修复性质的聚合物材料已经被广泛的研究出来。本论文旨在通过调节材料中的物质组成和可逆作用力,赋予多种功能型聚合物膜材料优异的自修复的性质。同时,通过一系列的后处理手段在不影响其自修复性能的前提下保证了所制备的膜材料在使用过程中的稳定性。此外,本论文实现了具有自修复性能的功能型材料的快速制备,并且对如何实现可修复的功能型材料在其工作状态下的原位自修复进行了初步探索。1.我们以氢键相互作用为驱动力,利用部分水解的聚2-乙基-2-恶唑啉(PEtOx-EI)和聚丙烯酸(PAA)通过层层组装技术制备出了能够修复机械损伤的可修复抗黏附膜。通过真空热交联处理,膜内PEtOx-EI的仲胺基团和PAA的羧酸基团可以发生酰胺化反应,从而提高了层层组装膜在生理条件下的稳定性。PAA/PEtOx-EI层层组装膜表面高浓度的PEtOx-EI分子使得膜具有抑制革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌在其表面黏附的能力。由于抗黏附膜中PEt Ox-EI和PAA之间的氢键相互作用的动态性以及聚合物链段的高运动能力,PAA/PEtOx-EI膜在水中可以修复几十微米宽的划痕,从而恢复受损区域原有的抗黏附功能。2.我们制备了均一稳定的聚乙烯醇(PVA)与Nafion的氢键复合物溶液,并利用浸沾提拉成膜的方式制备了可修复的防雾防霜膜。将PVA-Nafion复合物提拉膜浸泡在NaOH水溶液中可以诱导PVA在膜中结晶从而明显提高膜在水中的稳定性。PVA-Nafion复合膜物在极端结雾条件下仍然展现出良好的抑制霜和雾形成的能力。并且,PVA-Nafion防雾膜能够在水中快速修复几百微米(自身厚度的10倍)宽的划痕,从而恢复原有的防霜防雾性能。利用提拉成膜的方法可以简单且快速的制备使用寿命更长、能够在各种基底上沉积的可修复的防雾膜。3.我们将Nafion和PVA的氢键复合物(Nafion-PVA)通过后浸泡的方式修饰上对醛基苯甲酸(CBA)分子,从而制备了首例可以在甲醇燃料电池(DMFCs)的工作条件下修复自身机械损伤且恢复原有的质子传导率和甲醇阻隔能力的本征型可修复质子交换膜。和商业化的Nafion膜相比,CBA修饰后的Nafion-PVA复合物膜在甲醇燃料电池中展现了更优异的性能。更重要的是,该膜可以修复十几微米的贯穿整个膜材料的孔洞从而恢复原有的机械性能和电池性能。