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溶剂增韧的玻璃状凝胶

Nature ( IF 50.5 ) Pub Date : 2024-06-19 , DOI: 10.1038/s41586-024-07564-0
Meixiang Wang 1 , Xun Xiao 2 , Salma Siddika 3 , Mohammad Shamsi 1 , Ethan Frey 1 , Wen Qian 4 , Wubin Bai 2 , Brendan T O'Connor 5 , Michael D Dickey 1
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玻璃状聚合物通常坚硬且坚固,但延展性有限1 。通过用溶剂溶胀,玻璃状聚合物可以变成柔软且脆弱的凝胶,但具有增强的延展性1,2,3 。性能的显着变化是由于溶剂增加了链间的自由体积,同时削弱了聚合物与聚合物之间的相互作用。在这里,我们表明,用适当浓度的离子液体(即离子凝胶4,5 )溶解极性聚合物可以产生一类独特的材料,称为玻璃状凝胶,具有玻璃和凝胶的理想特性。尽管不存在常规溶剂(例如水),离子液体仍增加了自由体积并因此增加了延展性。然而,离子液体在室温下在聚合物链之间形成牢固且丰富的非共价交联,从而形成坚硬、坚韧、玻璃状且均匀的网络(即无相分离) 6 。尽管液体含量超过54 wt%,玻璃状凝胶仍表现出巨大的断裂强度(42 MPa)、韧性(110 MJ m -3 )、屈服强度(73 MPa)和杨氏模量(1 GPa)。这些值与聚乙烯等热塑性塑料的值相似,但与热塑性塑料不同的是,玻璃状凝胶可变形高达 670% 的应变,并在加热时完全快速恢复。这些透明材料通过一步聚合形成,具有令人印象深刻的粘合、自修复和形状记忆特性。





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更新日期:2024-06-20
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