日本大阪大学开发多路径策略增韧弹性体

维度网讯，日本大阪大学（University of Osaka）的研究人员开发出一种多路径协同策略，用于增韧弹性体，相关成果已发表在《自然通讯》（Nature Communications）上。

弹性体是一类高弹性聚合物，可在外部应力下大幅变形，并在应力消除后恢复原状。然而，传统弹性体韧性不足，微观裂纹容易导致材料撕裂。为提升韧性，业界通常采用能量耗散策略，即让聚合物在变形过程中吸收并转化机械能，从而降低裂纹扩展风险。

目前有三种主要的能量耗散途径。一是分子滑动，通过将轮烷分子掺入弹性体，使其在外力作用下滑动和旋转，重新分布应力。二是力诱导键断裂，在弹性体中嵌入含“牺牲”键的分子，这些键在应力下断裂，延缓损伤。三是链缠结，通过分子设计引入结构明确的缠结，使链在应力下滑动并重新分布网络张力。

单独使用任一策略对弹性体韧性的提升均有限。要实现在单一材料中整合多种机制并顺序激活，以达成协同增韧，仍是技术难点。大阪大学团队将带有牺牲键的环分子引入弹性体。第一作者Xue Li解释，研究整合了三种能量耗散途径，这些途径会随施加应力增加而顺序激活。施加应力时，环分子首先滑动以吸收力；应力增大后，环裂解形成线性链；在更高应力下，线性链与其他链缠结，通过网络滑移耗散能量。这种顺序激活机制协同提升了弹性体的韧性。

该策略可用于制造兼具柔韧性和耐久性的材料，应用范围涵盖轮胎、手套和粘合剂等产品。相关研究以“通过顺序激活多路径能量耗散增韧弹性体”为题发表在《自然通讯》上，论文DOI为10.1038/s41467-026-74148-z。