双层水凝胶界面增韧

界面粘附能达307 J/m²

通过水调控动态氢键网络与模量失配的协同机制，解决双层水凝胶界面在动态载荷下能量耗散不足的问题。

Shan, Jin · 刘夏 · 杨庆生

Composites Communications 2026

具体参数

界面粘附能

{'zh': '307', 'en': '307'} J/m²

能量释放率降低幅度

{'zh': '29.7', 'en': '29.7'} %

临界伸长率

{'zh': '10', 'en': '10'}

最优含水率

{'zh': '68.63', 'en': '68.63'} wt%

技术优势

界面粘附能突破300

通过0.63 wt% CNF和68.63 wt%含水率调控的动态氢键网络，界面粘附能达到307 J/m²，远超普通水凝胶界面。

能量释放率降三成

相比无夹层体系，0.1 mm夹层将能量释放率降低29.7%，有效抑制裂纹扩展。

临界伸长提升十倍

模量失配与夹层协同降低裂纹尖端应力集中，使临界伸长率提升至10。

应用场景

• 高韧性水凝胶：用于需要抗裂纹扩展的承载凝胶，如人工软骨或软体机器人。
• 自修复界面：动态氢键网络赋予界面自修复能力，延长器件寿命。
• 微流控双层结构：0.1 mm夹层可直接集成于微流控芯片，防止层间剥离。
• 可穿戴器件封装：高界面粘附能确保可穿戴封装在动态变形下不失效。
• 柔性电子界面：作为柔性电子界面层，可承受机械弯折和拉伸。