杂化双网络水凝胶屈服行为的力学起源
软凝聚态物质
2024-09-10 v1
摘要
杂化双网络水凝胶是一类包含瞬态和永久交联聚合物网络的材料，并表现出增强的韧性，这被认为是由瞬态聚合物网络的屈服所主导的。两种聚合物网络在这种屈服转变中的确切作用及其相互作用仍然是一个悬而未决的问题，我们通过构建一系列水凝胶设计来解决这个问题，在这些设计中，我们系统地抑制或增强了两种聚合物网络内部及之间的相互作用。我们使用大振幅振荡剪切流变学 (LAOS) 对每种水凝胶设计进行了表征。通过检查不同水凝胶设计中的弹性应力来考察屈服，我们阐明了杂化双网络水凝胶表现出两步屈服行为，这源于瞬态交联的存在。通过检查每个振荡周期内以及不同水凝胶设计中的流变响应，我们表明瞬态网络中的微观结构变化对于屈服的第二步至关重要。我们通过系统地改变相互作用的强度，推测屈服的第一步是由两种聚合物网络之间的分子间相互作用决定的。这些相互作用也影响了屈服的第二步，我们表明这一步是由聚合物网络内部的瞬态分子间相互作用主导的。因此，我们的研究揭示了聚合物网络之间的相互作用与网络内部的相互作用同等重要，从而为如何识别、调整和控制软复合材料中的屈服机制提供了见解。
引用
@article{arxiv.2409.05765,
title = {Mechanistic Origins of Yielding in Hybrid Double Network Hydrogels},
author = {Vinay Kopnar and Adam O'Connell and Natasha Shirshova and Anders Aufderhorst-Roberts},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.05765},
year = {2024}
}