纤维增强水凝胶

耐疲劳阈值千倍

通过取向碳纤维与磁场诱导的协同策略，赋予了水凝胶模拟生物组织的超高疲劳阈值，同时保持了卓越的强度与韧性。

Chen, Qin · 陈凯 · Wu, Meng · 张新月 · 方海燕 · 冯存傲 · 王大刚 · 李晓伟 · 张德坤 · Zeng, Hongbo

Science China Materials 2023

参数信息

拉伸强度

11.82 MPa

技术优势

疲劳阈值提升百倍

取向聚多巴胺-Fe₃O₄-碳纤维结构有效阻碍裂纹扩展，疲劳阈值较常规水凝胶提高两个数量级。

强度足以承重

拉伸强度高达 11.82 MPa，压缩强度 5.95 MPa，显著高于多数生物凝胶与合成水凝胶，可承受高应力载荷。

应用场景

• 承重水凝胶：替代软骨、肌腱等承重软组织，长期循环载荷下不疲劳断裂。
• 软体机器人：作为高疲劳阈值的驱动与结构材料，支撑软体机器人反复运动。
• 柔性电子：用作柔性基底或封装，耐受反复弯折与拉伸而不失效。