静态和循环载荷下的缺陷不敏感水凝胶

亲爱的同事们,

这是我们最近关于设计抗疲劳裂纹扩展的缺陷不敏感水凝胶的论文。

标题静态和循环载荷下的缺陷不敏感水凝胶

作者:白若冰，杨家伟，Xavier P. Morelle，索志刚*

摘要

水凝胶的新应用引起了人们对坚韧水凝胶的关注。大多数坚韧的水凝胶都是通过破坏牺牲键来吸收大量的能量耗散来设计的。然而，这些水凝胶在长时间的循环载荷下仍然会破裂，甚至存在很小的缺陷。本文介绍了静载荷和循环载荷作用下缺陷不敏感水凝胶的原理。这种设计使水凝胶中的聚合物链在分子水平上对齐，以偏转裂缝。为了证明这一原理，制备了具有排列晶体域的聚丙烯酰胺和聚乙烯醇水凝胶。当水凝胶在对齐方向上拉伸时，初始缺陷偏转，沿着加载方向传播，剥离材料，使水凝胶再次完美无缺。水凝胶对预先存在的缺陷不敏感，即使在超过一万次的加载循环下也是如此。通过实验和断裂力学对各向异性实现裂纹挠曲的临界程度进行了量化。该原理可推广到其他水凝胶体系。

链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/marc.201800883