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第一作者：王美香，Xun Xiao

通訊作者：Michael D. Dickey

通訊單位：北卡羅來(lái)納州立大學(xué)

中國(guó)青年學(xué)者一作，最新Nature！

Michael D. Dickey，北卡羅來(lái)納州立大學(xué)化學(xué)與生物分子工程系教授。

論文速覽

玻璃態(tài)聚合物（glassy polymers）具有高硬度（約1?GPa 模量）和高強(qiáng)度（10-100?MPa的斷裂強(qiáng)度）的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于多種消費(fèi)品，但它們的延展性有限。其中，傳統(tǒng)上的方法是通過(guò)溶劑膨脹將玻璃態(tài)聚合物轉(zhuǎn)化為凝膠，但這會(huì)降低其力學(xué)性能。

本研究展示了新型的玻璃態(tài)凝膠材料（PAA-PP）。通過(guò)使用離子液體作為溶劑，能夠在保持高自由體積的同時(shí)，形成強(qiáng)且豐富的非共價(jià)交聯(lián)，從而在室溫下形成既硬且韌、均質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。測(cè)試發(fā)現(xiàn)，玻璃凝膠的液體含量超過(guò)54 wt%，但其斷裂強(qiáng)度（42 MPa）、韌性（110 MJ m^-3）、屈服強(qiáng)度（73 MPa）和楊氏模量（1 GPa）都非常高，與傳統(tǒng)熱塑性塑料相似，但這種材料能夠同時(shí)承受高達(dá)670%的應(yīng)變并在加熱后完全恢復(fù)。

圖文導(dǎo)讀

圖1：PAA-PP凝膠的力學(xué)性能。

圖2：PAA-PP凝膠的表征。

圖3：PAA-PP 凝膠的增韌機(jī)制。

圖4：PAA-PP凝膠的通用策略。

總結(jié)展望

本研究開(kāi)發(fā)了新型的玻璃態(tài)凝膠材料，該材料結(jié)合了玻璃態(tài)聚合物的高硬度和高強(qiáng)度以及凝膠的強(qiáng)延展性。通過(guò)精確控制離子液體與聚合物鏈之間的相互作用，實(shí)現(xiàn)了材料性能的優(yōu)化。

這種材料不僅具有高透明度、高粘附性、自修復(fù)和形狀記憶等特性，還具有出色的熱穩(wěn)定性和電導(dǎo)率，為電子、電池和傳感器等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新的可能性。

研究的數(shù)據(jù)表明，盡管玻璃態(tài)凝膠含有超過(guò)54%的液體，但其斷裂強(qiáng)度、韌性、屈服強(qiáng)度和楊氏模量與熱塑性塑料相當(dāng)，展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Glassy gels toughened by solvent

期刊：Nature

DOI：10.1038/s41586-024-07564-0

原創(chuàng)文章，作者：計(jì)算搬磚工程師，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/06/22/b7d437e4cd/

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