A constitutive model of nanocomposite hydrogels with nanoparticle crosslinkers

自愈水凝胶 材料科学 韧性 缩颈 纳米复合材料 纳米颗粒 聚合物 复合材料 纳米技术 高分子化学
作者
Qiming Wang,Zheming Gao
出处
期刊:Journal of The Mechanics and Physics of Solids [Elsevier]
卷期号:94: 127-147 被引量:98
标识
DOI:10.1016/j.jmps.2016.04.011
摘要

Nanocomposite hydrogels with only nanoparticle crosslinkers exhibit extraordinarily higher stretchability and toughness than the conventional organically crosslinked hydrogels, thus showing great potential in the applications of artificial muscles and cartilages. Despite their potential, the microscopic mechanics details underlying their mechanical performance have remained largely elusive. Here, we develop a constitutive model of the nanoparticle hydrogels to elucidate the microscopic mechanics behaviors, including the microarchitecture and evolution of the nanoparticle crosslinked polymer chains during the mechanical deformation. The constitutive model enables us to understand the Mullins effect of the nanocomposite hydrogels, and the effects of nanoparticle concentrations and sizes on their cyclic stress–strain behaviors. The theory is quantitatively validated by the tensile tests on a nanocomposite hydrogel with nanosilica crosslinkers. The theory can also be extended to explain the mechanical behaviors of existing hydrogels with nanoclay crosslinkers, and the necking instability of the composite hydrogels with both nanoparticle crosslinkers and organic crosslinkers. We expect that this constitutive model can be further exploited to reveal mechanics behaviors of novel particle-polymer chain interactions, and to design unprecedented hydrogels with both high stretchability and toughness.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
iorpi发布了新的文献求助10
1秒前
3秒前
3秒前
4秒前
Bizibili完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
波子汽水完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
9秒前
Chief完成签到,获得积分0
10秒前
csy发布了新的文献求助10
10秒前
室内设计发布了新的文献求助10
11秒前
热情孤丹发布了新的文献求助30
11秒前
Lucas应助威武忆山采纳,获得10
11秒前
降娄发布了新的文献求助10
11秒前
Jasper应助阔达的冷风采纳,获得10
12秒前
深情安青应助zfd采纳,获得10
13秒前
14秒前
喽喽发布了新的文献求助30
15秒前
15秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
16秒前
柯柯完成签到,获得积分10
16秒前
小蘑菇应助Lylin采纳,获得10
17秒前
英俊的铭应助iorpi采纳,获得10
17秒前
共享精神应助热情孤丹采纳,获得10
19秒前
19秒前
毛豆爸爸应助paws采纳,获得20
19秒前
ccm应助paws采纳,获得10
19秒前
20秒前
FashionBoy应助稗子采纳,获得10
20秒前
高兴的小发布了新的文献求助10
20秒前
21秒前
22秒前
哭泣的吐司完成签到,获得积分10
22秒前
脑洞疼应助有魅力的安蕾采纳,获得10
23秒前
小二郎应助喜悦语兰采纳,获得10
23秒前
威武忆山发布了新的文献求助10
23秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 9000
Encyclopedia of the Human Brain Second Edition 8000
The Cambridge History of China: Volume 4, Sui and T'ang China, 589–906 AD, Part Two 1000
The Composition and Relative Chronology of Dynasties 16 and 17 in Egypt 1000
Translanguaging in Action in English-Medium Classrooms: A Resource Book for Teachers 700
Real World Research, 5th Edition 680
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5685270
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5042159
关于积分的说明 15186865
捐赠科研通 4844377
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2597354
邀请新用户注册赠送积分活动 1549847
关于科研通互助平台的介绍 1508305