微孔增韧自修复材料

同时增韧与软化

引入微孔结构，通过全新的能量耗散机制解决软材料增韧必然牺牲柔软性和自修复能力的矛盾。

Sun, Fuyao · 张婧仪 · Tong, Liu · Yao, Hai · 王琳 · Gao, Yunlong · 曹彦锋 · Bowen, Yao · 徐建华 · 傅佳骏

Advanced Materials 2024

具体参数

断裂韧性

{'zh': '100.86', 'en': '100.86'} kJ m⁻²

断裂内聚长度

{'zh': '12.24', 'en': '12.24'} mm

弹性模量

{'zh': '0.43', 'en': '0.43'} MPa

自修复效率

{'zh': '100', 'en': '100'} %

技术优势

增韧31.6倍

微孔结构通过自适应裂纹运动将能量耗散扩展到整个材料，断裂韧性从3.19 kJ m⁻²飙升至100.86 kJ m⁻²。

同时软化

引入微孔后弹性模量降至0.43 MPa，实属罕见地同步增韧与软化。

自修复不受影响

微孔结构不影响本征自修复动力学，修复效率仍接近100%。

裂纹防扩展

断裂内聚长度增至1.23 cm，超越现有所有合成软材料及部分轻合金，抵抗裂纹扩展能力极强。

应用场景

• 可拉伸电子器件：微孔增韧使可拉伸电子器件更耐磨，抵抗反复变形引起的裂纹。
• 可穿戴设备：高韧低模量适合可穿戴设备，既柔软舒适又不易破损。
• 电子皮肤：堪比皮肤韧性且可自修复，减少电子皮肤更换频率。
• 水凝胶增韧：微孔策略可拓展至水凝胶体系，突破其脆性限制。
• 弹性体增韧：为弹性体提供不牺牲自修复性的增韧新路径。