science 《Science》锁志刚院士:当缠结远超过交联,水凝胶弹性体变强变韧( 二 )


作者在室温和极低的C和I下从单体合成高度缠结的弹性体 , 无需溶剂 。 基于以下考虑选择单体:(i) 单体是低粘度液体 , (ii) 所得聚合物呈橡胶状 , 以及 (iii) 所得聚合物具有低缠结分子量 。 作者选择丙烯酸乙 , 因为其是一种粘度低于水的液体(0.55 mPa·s) 。 聚(丙烯酸乙酯)具有-21°C的玻璃化转变温度和低缠结分子量 。 随着C增加超过临界值 , 刚度首先趋于平稳 , 然后在C~10-3之后再次增加(图4A) 。 该平台证实这些弹性体高度缠结 。 在C=10-6时韧性达到2200 J/m2(图4B) 。 即使滞后很小 , 也实现了高韧性(图4C) 。 通过用有机溶剂使弹性体溶胀 , 可以进一步降低低滞后性 。 高度缠结的弹性体的标称强度为3.2 MPa(图4D) 。 该值对应于35 MPa的真实强度 , 比普通未填充丙烯酸弹性体的强度高一个数量级 。 高度缠结的弹性体的疲劳阈值为~240 J/m2(图4E) , 远高于具有相似刚度的常规弹性体(图4F) 。
图4.一种高度缠结的弹性体
相关论文以题为Fracture fatigue and friction of polymers in which entanglements greatly outnumber cross-links发表在《Science》上 。 通讯作者是哈佛大学锁志刚教授 。
参考文献:
science.org/doi/10.1126/science.abg6320

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