学霸女神,新发Nature!

学霸女神,新发Nature!
第一作者:王美香,Xun Xiao
通讯作者:Michael D. Dickey
通讯单位:北卡罗来纳州立大学
论文速览
玻璃态聚合物(glassy polymers)具有高硬度(约1 GPa 模量)和高强度(10-100 MPa的断裂强度)的优点,被广泛应用于多种消费品,但它们的延展性有限。其中,传统上的方法是通过溶剂膨胀将玻璃态聚合物转化为凝胶,但这会降低其力学性能。
本研究展示了新型的玻璃态凝胶材料(PAA-PP)。通过使用离子液体作为溶剂,能够在保持高自由体积的同时,形成强且丰富的非共价交联,从而在室温下形成既硬且韧、均质的网络结构。测试发现,玻璃凝胶的液体含量超过54 wt%,但其断裂强度(42 MPa)、韧性(110 MJ m-3)、屈服强度(73 MPa)和杨氏模量(1 GPa)都非常高,与传统热塑性塑料相似,但这种材料能够同时承受高达670%的应变并在加热后完全恢复。
图文导读
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图1:PAA-PP凝胶的力学性能。
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图2:PAA-PP凝胶的表征
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图3:PAA-PP 凝胶的增韧机制。
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图4:PAA-PP凝胶的通用策略
总结展望
本研究开发了新型的玻璃态凝胶材料,该材料结合了玻璃态聚合物的高硬度和高强度以及凝胶的强延展性。通过精确控制离子液体与聚合物链之间的相互作用,实现了材料性能的优化。
这种材料不仅具有高透明度、高粘附性、自修复和形状记忆等特性,还具有出色的热稳定性和电导率,为电子、电池和传感器等领域的应用提供了新的可能性。
研究的数据表明,尽管玻璃态凝胶含有超过54%的液体,但其断裂强度、韧性、屈服强度和杨氏模量与热塑性塑料相当,展现出巨大的应用潜力。
文献信息
标题:Glassy gels toughened by solvent
期刊:Nature
DOI:10.1038/s41586-024-07564-0

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