双网络水凝胶

缺陷不敏感区

通过预拉伸引入内部损伤，该水凝胶在未颈缩区展现出更大的临界裂纹转变长度，裂纹敏感性随空间位置变化。

Yong, Zheng · Zhengjin, Wang · 胡建

Theoretical and Applied Fracture Mechanics 2026

参数信息

断裂真应力标度指数

−1

技术优势

定位缺陷不敏感区

未颈缩区的转变裂纹长度 c*I 到 II 比颈缩区更大，意味着在该区域材料对缺陷的容忍度更高。

统一断裂标度律

断裂真应力在所有区域和预损伤水平下遵循 σtrue,c ∝ c0−1，表明断裂行为由弹塑性框架中的大范围屈服和极限载荷控制，而非线弹性断裂力学。

原位观测断裂过程

结合单边缺口拉伸试验、实时双折射成像和真应力分析，可区分两种裂纹扩展情形：颈缩先于裂纹扩展或裂纹扩展先于颈缩。

应用场景

• 承载水凝胶：用于软骨替代、软机器人等承载场景，可利用其高韧性和缺陷不敏感区设计更耐用的结构。
• 水凝胶增韧：为增韧策略提供指导：通过预拉伸调控内部损伤，可改变区域缺陷敏感性，从而优化抗断裂性能。
• 软材料设计：揭示断裂行为由大范围屈服和极限载荷控制，为设计容损软材料提供理论依据。