10月8日消息,arXiv贴出论文(编号2610.11837),作者包括Yu Zhou、Zhigang Suo等,研究弹性聚合物网络的强度放大问题。

聚合物网络的强度比单根聚合物链低多个数量级,根本原因在于网络将高张力集中在少数链段上。该研究提出并验证了「去集中张力」(deconcentrating tension)策略:让更大比例的链段参与到高张力承载中,网络的强度即可被显著放大。

实验上,团队发展了制备兼具高强度与低滞后水凝胶的工艺路线:常规网络的强度约为0.05 MPa,经过网络结构设计后强度提升至约1 MPa量级,同时维持低滞后特性——即受力循环中能量损耗小、回弹性好。

强韧水凝胶是软材料工程的核心难题之一,应用横跨柔性电子、软机器人、生物医学工程(人工软骨、水凝胶离子导体等)。此前提升水凝胶强度的主流路线包括双网络结构、滑环交联等,各有强度-延性-滞后的取舍;张力分散框架从力学本质出发给出普适设计原则,与3D打印等成型工艺结合后,有望催生新一代结构化水凝胶材料。 (来源:arXiv)