通过不弹性裂纹形设计具有厘米尺度裂凝固长度的超硬单网络水凝
Jie Ma1, Xizhe Zhang1, Daochen Yin1
1Key Laboratory of Soft Machines and Smart Devices of Zhejiang Province, Center for X-Mechanics, Department of Engineering Mechanics, Zhejiang University, Hangzhou, 310027, China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|March 7, 2024
概括
高度缺陷不敏感的水凝具有破纪录的厘米尺度的裂凝聚长度,显著提高了合成软材料的裂抵抗力. 这一突破提高了容错性和材料耐用性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物科学 聚合物科学
- 断裂力学 断裂力学 断裂力学
背景情况:
- 断层凝聚长度量化了材料对缺陷的敏感性.
- 合成软材料通常具有较短的断形凝聚长度 (约1毫米).
- 断裂凝聚体长度的增加与增强的容错性和抗裂性相关.
研究的目的:
- 设计和合成高度无缺陷敏感 (HFI) 的单网络水凝.
- 为了在合成水凝中达到厘米尺度的断形凝聚长度.
- 调查增强缺陷不敏感性背后的机制.
主要方法:
- 用各种链条长度的纠,不均的聚合物网络制造HFI水凝.
- 测量断裂凝聚力的长度和断裂性.
- 在拉伸应力下对裂尖的化机制的分析.
主要成果:
- 在厘米尺度上创下了2.21厘米的断形凝聚长度纪录.
- 获得了前所未有的破裂性,约为13,300 J m-2.2.
- 证明了不均网络中的不弹性裂纹化是导致缺陷不敏感的原因.
结论:
- 设计的HFI水凝具有卓越的缺陷不敏感性和抗裂性.
- 创建不均聚合物网络的策略是有效增强水凝特性.
- 这种设计方法适用于各种水凝和软复合材料.
