随着汽车工程、软体机器人、航空航天和个人防护等领域对抗冲击阻尼材料的需求日益增长,传统金属和陶瓷材料在高应变率载荷下常因局部应力集中和能量耗散不足而失效。聚合物材料虽具有轻质、力学性能可调和内在粘弹性耗能优势,但其有效阻尼频率窗口受限于聚合物链段特征松弛时间,单一松弛过程聚合物仅在加载时间尺度与特定松弛时间匹配时达到最大阻尼,导致松弛模式集中、有效阻尼频率狭窄。如何在提升刚性的同时不牺牲阻尼性能,即打破刚性与阻尼之间的内在分子冲突,实现高损耗因子(tan δ)在宽频率范围内的稳定维持,成为该领域亟待突破的核心挑战。
针对上述难题,苏州大学严锋教授、李维政教授团队通过动态键与空间位阻的协同作用,开发出一种兼具增强剪切增韧和宽频阻尼能力的坚韧离子凝胶。该离子凝胶在宽频率范围(10⁻³–10⁵ rad s⁻¹)内展现出tan δ > 1的高阻尼特性,以及842倍的剪切增韧响应,在4000 s⁻¹高冲击速率下表现出248.6 MPa的冲击强度和86.5 MJ m⁻³的韧性,为下一代高性能阻尼离子凝胶设计提供了新思路。相关论文以“Shear-Stiffening Damping Ionogels Enabled by the Synergy of Dynamic Bonds and Steric Hindrance”为题,发表在Advanced Materials上。
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