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《AM》:新思路!通过模仿梯度扭曲的胶合板架构实现仿生结构水凝胶的增强

EngineeringForLife  · 公众号  ·  · 2024-11-19 00:00
    

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像甲壳类动物外骨骼这样的天然结构水凝胶具有一种看似矛盾的显著特性组合:高强度、高模量和高韧性,同时具备出色的抗疲劳性能,这要归功于它们在多个长度尺度上的层级结构。然而,在合成水凝胶中复制这些独特的机械性能仍然是一个重大挑战。                 来自四川大学的熊锐等团队 提出了一种协同方法,通过胆甾相液晶自组装和随后的纳米晶体工程来构建层级结构水凝胶。所得水凝胶表现出具有高度结晶度的长程有序梯度扭曲胶合板结构,以模仿甲壳类动物外骨骼的设计。因此,这些结构水凝胶实现了前所未有的超高强度(46 ± 3 MPa)、模量(496 ± 25 MPa)和韧性(170 ± 14 MJ m −3 ),同时还具有记录在案的高疲劳阈值(32.5 kJ m −2 )和卓越的抗冲击性(48 ± 2 kJ m −1 )。此外,通过控制层级结构的几何形状和成分梯度,可编程 ………………………………

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