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保护鸡蛋从1米高处掉落而不发生破裂,这个材料有多神奇?

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凝胶是一种含有交联高分子网络及液体相的固体材料。由于高分子及液体相的多样性,凝胶兼具多功能性并可以在众多领域大显身手。

西安交通大学化学学院“智能高分子”团队吴宥伸副教授和张彦峰教授,从机械互锁超分子原理中汲取灵感,提出了“分子阻塞”超分子机制,利用溶剂分子与交联网状结构之间的尺寸差异带来的阻滞,有效抑制溶剂在凝胶内的迁移,制作出一种“以柔克刚”的“分子阻塞”凝胶。

这种具有与普通聚合物或弹性体相媲美的卓越稳定性,可储存10个月而无任何形貌或力学性能改变,并能耐受高温烘烤,保持质量和性能的稳定。同时,“分子阻塞”效应作为一种非共价耗散机制,赋予了凝胶材料独特的粘弹性力学特性,使其具有高阻尼,在全模量调控范围内的阻尼系数大于0.3,最大阻尼系数达1.8;在10000 s-1的分离式Hopkinson压杆测试中,最大冲击韧性达到40.68 MJ m-3,达到且超过了商业化的聚氨酯和聚脲材料。具有超低模量和超高阻尼的“分子阻塞”凝胶可有效保护鸡蛋从1米高处掉落而不发生破裂,高强度“分子阻塞”凝胶可保护陶瓷装甲经受步枪射击6次而不发生碎裂,充分验证了这一类材料在冲击防护领域的应用潜力。

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