2014-化學(xué)進展：高強度雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠的增韌機理
writer：朱琳, 陳強*, 徐昆
keywords：雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠，增韌機理
source：期刊
specific source：化學(xué)進展
Issue time：2014年
雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠（DN凝膠）是由具有很強的結(jié)構(gòu)非對稱性的兩種聚合物形成的特殊的聚合物互穿網(wǎng)絡(luò)。相對于單一聚合物網(wǎng)絡(luò)（SN凝膠）而言，DN凝膠的機械強度和韌性都有驚人的提高，其拉伸斷裂應(yīng)力和斷裂應(yīng)變分別能達到1 ~10 MPa和1000% ~ 2000%、韌性（撕裂能）可以達到102~ 103 J ·m-2。 DN凝膠性能的提高，主要是由強對稱結(jié)構(gòu)的第一重網(wǎng)絡(luò)（剛而脆）與第二重網(wǎng)絡(luò)（軟而韌）相互纏結(jié)和互穿的結(jié)果。對DN凝膠斷裂過程和增韌本質(zhì)的理解是設(shè)計下一代具有理想機械性能的DN凝膠的關(guān)鍵所在。一些DN凝膠表現(xiàn)出大的滯后、屈服、細頸和軟化現(xiàn)象，而這些現(xiàn)象用經(jīng)典的Lake-Thomas斷裂理論是沒有辦法解釋的。根據(jù)DN凝膠的滯后和細頸等實驗現(xiàn)象，Brown和Tanaka等提出了“破壞區(qū)”理論來解釋DN凝膠超乎尋常的高韌性。 最近，龔劍萍等提出的“犧牲鍵”理論也已經(jīng)很好地應(yīng)用于設(shè)計和制備具有新型微納米結(jié)構(gòu)的高韌性DN凝膠。本文著重闡釋了DN凝膠的增韌機理，總結(jié)了這一領(lǐng)域的最新研究成果，并討論各種因素對凝膠韌性的影響，最后對DN凝膠增韌機理存在的問題和研究方向進行了展望。