東京大學的一個研究小組開發了一種自我增強凝膠,“拉動時會增強”。
傳統的高強度凝膠主要是內部引入了稱為“犧牲鍵”的脆弱鍵,通過在變形過程中選擇性地破壞犧牲鍵,凝膠整體避免斷裂並提高韌性。然而,斷裂的鍵需要時間才能恢復,這在重複施加大變形的應用中是一個缺點。
另一方面,通過這項研究,開發出了世界上第一個利用自我增強效應而不破壞鍵的聚合物凝膠。通過使用表現出優異韌性的“動環凝膠”(聚合物鏈通過環狀分子連接而成的聚合物凝膠),並通過適當調整結構,使聚合物鏈均勻變形,其特點是引起“伸長-伸長時誘導結晶”。伸長誘導結晶被稱為天然橡膠的增韌機制,是一種伸長的聚合物鏈聚集在一起並結晶的現象,使橡膠變硬,即使在施加載荷時也能抑制凝膠的破裂。 。當力移除時,伸長誘導的晶體立即消失並恢復到原來的狀態,因此自增強凝膠具有世界上最高水平的韌性(是傳統環形凝膠的10倍以上)和幾乎100%的恢復率.據說有
這項研究的結果在世界上首次表明,長期以來已知的伸長誘導結晶不僅對橡膠有效,而且對含有大量溶劑的凝膠材料也有效。主要由水組成的聚合物凝膠具有較高的生物相容性,可應用於植入人體的生物材料,預計將在人工韌帶、關節等人工運動裝置中得到應用。表現出機械響應。
論文信息:[科學] 快速自我增強的堅韌水凝膠