科学家将单个网络弹性体的刚度和延展性分开，

资料来源：自1830年代硫化橡胶发明以来，当代美国商人查尔斯·固特异（Charles Goodyear）的发明，聚合物材料已开始广泛用于各种领域。硫化可以停止彼此的自然橡胶的免费线性聚合物，并使它们成为固定的三维网络结构。刚性和延展性是聚合物网络的两个基本机械性能。尽管这些特性似乎不同，但它们具有共同的显微镜。对于没有角度的单个网络弹性体（几个聚合物网络的基本组件），其刚度（Young模块）与网络段单元的体积成反比，而延展性（也就是说，网络段最大的张力可以扩展）随着网络细分市场的增长而增加。因此，网络越严格，延性较小。换句话说，cmore困难是材料，更困难的是伸展。这个想法“不能同时实现刚性和弹性”的PT已成为聚合物网络材料的“黄金方法”。最近，弗吉尼亚大学的助理教授Cai Liheng提出了一项一般策略，以成功地将单个网络弹性体的僵硬和延展性分开[1]。与使用线性聚合物（例如网络段）不同，研究人员使用了折叠瓶刷聚合物。其特征是主要折叠链和许多移植的线性侧链。在拉伸过程中，主要折叠链会发展以释放储存长度，从而达到了明显的延展性。相反，网络的弹性模块与网络链段的质量成反比，并由侧链确定。 | Cai Liheng的研究团队（来源：Cai Liheng）通过实验检查了上述概念。他们成功地准备了一个几乎恒定的年轻模块（30KPA）的单个网络弹性体，从20％增加到800％的牵引力菌株40倍。研究人员表明，该策略适用于不同物种和聚合物拓扑的网络，表明发现可以为开发具有出色机械性能的聚合物材料的开发铺平道路。这一发现从根本上改变了人们对聚合物网络的看法，并为开发具有出色机械性能的软聚合物和材料开发了新的途径。将来，预计将用于多个领域，包括假体，软机器人，医疗植入物和便携式电子产品。 （科学进步）报告说，这项研究一直是过去十年中聚合物领域的主要进步团队之一。研究人员已经在2015年首先发现，使用瓶刷聚合物可以释放聚合物网络，从而制备超柔软的无水钻机，可以准确控制刚性和CO用几种没有水分或溶剂的水性生物组织（2015高级材料2015; 10.1002/asthma.20150271;外观洞穴）。但是，由于瓶刷聚合物的线性主线很长，因此许多相对短的线性侧链被密集地抓住到主链中，因此侧链之间的空间排斥会在瓶刷的主链中产生一个伪装，从而导致瓶子。刷聚合物网络非常脆弱，不能具有良好的延展性。五年前，研究人员意外地发现，它是瓶刷聚合物内两个相邻侧链之间的小分子，这导致了瓶刷聚合物的意外折叠。这种现象与所有现有调查相反，包括研究团队的先前研究。经过五年的研究，研究人员表明，对于瓶子，刷子聚合物与主链和侧链不兼容，M链的AIN聚合物可以折叠在圆柱核中，所有移植位点都位于降低界面的自由能（Macromolecules 2023; 10.1021/accac.macromol。CaberPaper）。这种折叠式刷子聚合物可以在大变形过程中保留长度并释放，这使其特别延展。目前，该实验室正在开发一套完整的理论框架和方法，用于设计折叠瓶刷聚合物。同样，Cai Liheng本人也正在开发新的3D打印技术来打印材料刷聚合物材料，该材料旨在应用于生物学，医学和机器人技术领域。参考文献：Huang，B.，Nian，S.，Cai，L.H。（2024）。分离聚合物网络的刚性和扩展的通用策略。科学先进，10（48），EADQ3080。