靠这个“瓶刷”，聚合物刚度/可拉伸性“我全都要”

主要观点总结

本文介绍了聚合物网络材料的最新研究进展，特别是瓶刷状聚合物的发现，该发现打破了近200年的经验，为开发具有优异机械性能的聚合物和软材料开辟了新道路。该研究发现，通过设计一种可折叠的瓶刷状聚合物，可以在保持刚度的同时大幅提高材料的可拉伸性，为未来材料科学领域的发展提供了新的思路。

关键观点总结

关键观点1: Charles Goodyear偶然发现了硫化橡胶的秘密，改变了橡胶材料的命运。

硫化使得天然橡胶中的线型大分子转变为三维网状结构，奠定了橡胶工业的基础。

关键观点2: 瓶刷状聚合物的发现打破了近200年的经验。

通过使用酷似瓶刷的聚合物来构建聚合物网络，解决了弹性体固有的刚度与可拉伸性不能兼得的难题。

关键观点3: 瓶刷聚合物的设计与合成。

研究者选用线性聚二甲基硅氧烷（PDMS）作为侧链，聚甲基丙烯酸苄基酯（PBnMA）为主链，利用间隔单体合成三嵌段瓶刷聚合物。这种聚合物在室温下自组装形成球形玻璃态结节，具有高度的机械性能。

关键观点4: 瓶刷聚合物具有优异的机械性能。

通过单轴拉伸测试，网络展现出极高的可拉伸性，断裂应变可达2800%。杨氏模量几乎保持恒定，而拉伸断裂应变则提高了近三倍。这种独特的瓶刷结构通过原位小角/广角X射线散射测量得到了验证。

关键观点5: 该发现对未来材料科学领域的影响。

瓶刷状聚合物的发现为开发具有优异机械性能的聚合物和软材料开辟了新道路，未来有望应用于假肢、软体机器人、医疗植入物以及可穿戴电子产品等多个领域。

文章预览

十九世纪三十年代，Charles Goodyear偶然发现了硫化橡胶的秘密，彻底改变了橡胶材料的命运。传说他将橡胶与硫磺的混合物意外掉入加热装置中，原本会融化的橡胶却奇迹般保持了硬度和弹性，这一发现让橡胶变得更加耐用 [1] 。 现在我们已经知道，这一秘密的关键就是硫化，硫化使得天然橡胶中的线型大分子转变为三维网状结构。从那时开始，科学家们陆续发明了多种多样的聚合物网络材料。在研究和应用过程中，大家发现想要增强聚合物网络材料的刚度，就必须以牺牲其可拉伸性为代价。也就是说，越硬的材料，往往越难伸展。这种“刚度与可拉伸性不可兼得”的观念，几乎成为了材料科学领域里的“金科玉律”。 Charles Goodyear与硫化橡胶。图片来源于网络 不过，这一延续了近200年的经验正在被科学家们打破。近日， 弗吉尼亚大学Li-Heng Cai 课 ………………………………