Bulk Energy Dissipation Mechanism for the Fracture of Tough and Self-Healing Hydrogels

粘弹性 材料科学 自愈水凝胶 消散 时间-温度叠加 复合材料 流变学 放松(心理学) 弹性能 指数 断裂(地质) 热力学 物理 高分子化学 哲学 社会心理学 语言学 心理学
作者
Tao Lin Sun,Feng Luo,Wei Hong,Kunpeng Cui,Yiwan Huang,Hui Jie Zhang,Daniel R. King,Takayuki Kurokawa,Tasuku Nakajima,Jian Ping Gong
出处
期刊:Macromolecules [American Chemical Society]
卷期号:50 (7): 2923-2931 被引量:93
标识
DOI:10.1021/acs.macromol.7b00162
摘要

Recently, many tough and self-healing hydrogels have been developed based on physical bonds as reversible sacrificial bonds. As breaking and re-forming of physical bonds are time-dependent, these hydrogels are viscoelastic and the deformation rate and temperature pronouncedly influence their fracture behavior. Using a polyampholyte hydrogel as a model system, we observed that the time–temperature superposition principle is obeyed not only for the small strain rheology but also for the large strain hysteresis energy dissipation and the fracture energy below a certain temperature. The three processes possess the same shift factors that obey the equation of Williams, Landel, and Ferry (WLF) time–temperature equivalence. The fracture energy Γ scales with the crack velocity Vc over a wide velocity range as Γ ∼ Vcα (α = 0.21). The exponent α of the power law is well-related to the exponent κ of the relaxation modulus G(t) ∼ t–κ (κ = 0.26), obeying the prediction α = κ/(1 + κ) from classic viscoelasticity theory. These results show that the fracture energy of the polyampholyte gel is dominated by the bulk viscoelastic energy dissipated around the crack tip. This investigation gives an insight into designing tough and self-healing hydrogels and predicting their fracture behaviors from their dynamic mechanical spectrum.
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
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
3秒前
华仔应助鸿任采纳,获得10
5秒前
7秒前
9秒前
AMEI发布了新的文献求助10
9秒前
xhl发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
刘企盼完成签到,获得积分10
12秒前
caicai发布了新的文献求助10
13秒前
所所应助雪花采纳,获得10
13秒前
lalala应助雪花采纳,获得10
13秒前
紫琉花雨完成签到 ,获得积分10
16秒前
17秒前
Selonfer完成签到,获得积分10
20秒前
xhl完成签到,获得积分10
21秒前
22秒前
阚曦发布了新的文献求助10
22秒前
24秒前
25秒前
基莲发布了新的文献求助10
26秒前
26秒前
火星上猫咪完成签到,获得积分20
26秒前
29秒前
昏睡的岂愈完成签到 ,获得积分10
30秒前
细心若南发布了新的文献求助30
31秒前
Vicki完成签到,获得积分10
31秒前
34秒前
隐形曼青应助冷静凌文采纳,获得10
36秒前
36秒前
39秒前
踏实沂发布了新的文献求助30
40秒前
AMEI完成签到,获得积分10
41秒前
42秒前
crookshanks88完成签到,获得积分10
44秒前
传奇3应助学术裁缝采纳,获得10
44秒前
附姜完成签到 ,获得积分10
47秒前
霍小美完成签到,获得积分10
47秒前
Jasper应助瓜兮兮CYY采纳,获得10
52秒前
57秒前
57秒前
高分求助中
请在求助之前详细阅读求助说明!!!! 20000
One Man Talking: Selected Essays of Shao Xunmei, 1929–1939 1000
The Three Stars Each: The Astrolabes and Related Texts 900
Yuwu Song, Biographical Dictionary of the People's Republic of China 800
Multifunctional Agriculture, A New Paradigm for European Agriculture and Rural Development 600
Bernd Ziesemer - Maos deutscher Topagent: Wie China die Bundesrepublik eroberte 500
A radiographic standard of reference for the growing knee 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 有机化学 工程类 生物化学 纳米技术 物理 内科学 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 电极 光电子学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2476891
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2140774
关于积分的说明 5456553
捐赠科研通 1864131
什么是DOI,文献DOI怎么找? 926706
版权声明 562846
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 495833