Impact‐Resistant Hydrogels by Harnessing 2D Hierarchical Structures

材料科学 自愈水凝胶 层状结构 纳米技术 纳米晶材料 消散 复合材料 热力学 物理 高分子化学
作者
Xiangyu Liang,Guangda Chen,Iek Man Lei,Pei Zhang,Zeyu Wang,Xingmei Chen,Mengze Lu,Jiajun Zhang,Zongbao Wang,Taolin Sun,Yang Lan,Ji Liu
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:35 (1) 被引量:79
标识
DOI:10.1002/adma.202207587
摘要

With the strengthening capacity through harnessing multi-length-scale structural hierarchy, synthetic hydrogels hold tremendous promise as a low-cost and abundant material for applications demanding unprecedented mechanical robustness. However, integrating high impact resistance and high water content, yet superior softness, in a single hydrogel material still remains a grand challenge. Here, a simple, yet effective, strategy involving bidirectional freeze-casting and compression-annealing is reported, leading to a hierarchically structured hydrogel material. Rational engineering of the distinct 2D lamellar structures, well-defined nanocrystalline domains and robust interfacial interaction among the lamellae, synergistically contributes to a record-high ballistic energy absorption capability (i.e., 2.1 kJ m-1 ), without sacrificing their high water content (i.e., 85 wt%) and superior softness. Together with its low-cost and extraordinary energy dissipation capacity, the hydrogel materials present a durable alternative to conventional hydrogel materials for armor-like protection circumstances.
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