近年来，双网络（DN）水凝胶得到广泛应用， DN水凝胶的增韧机理引起了人们的关注。为了有效地解释该机理，对DN凝胶断裂韧性的研究变得至关重要。在DN凝胶中，表观断裂韧性被分解为两个组分：耗散断裂韧性和本征断裂韧性。然而，对这两个组成部分的进一步分解以及如何理解它们之间的关系仍然有待进一步的研究。在这项研究中，研究人员提出了一个新的断裂模型，阐明了表观断裂韧性各个组分之间的关系。通过将DN凝胶的单轴拉伸加载-卸载曲线下的区域划分为五个部分，表观断裂韧性被分解为四个组分。研究人员推导出了这些组分的表达式，并定义了四个物理量来表征DN凝胶的增韧机理。所提出的断裂模型可以定量地揭示出DN凝胶的断裂韧性因两个互穿网络的相互作用而增强。最后，研究人员通过对制备的凝胶样品和溶胀样品进行撕裂试验，验证了所提出的断裂模型，发现实验结果与模型结果吻合良好。本研究介绍了一种基于单轴拉伸试验的方法来揭示DN凝胶的增韧机理，为未来软材料的合成和设计提供了指导。
，其中Γd与
均为可以被耗散的断裂韧性组分。
为了验证提出的模型，研究人员对制备的凝胶样品和溶胀凝胶样品进行了撕裂试验，并将实验结果与模型预测结果进行了对比。图3给出了所制备的凝胶和溶胀凝胶的撕裂试验的实验结果。表明了表观断裂韧性Γ（J/m²）的各个组分的值及其各自所占的百分比。该模型与实验结果吻合良好，从而验证了模型的准确性和可靠性。本研究为理解DN凝胶的增韧机理提供了新的视角和理论基础，不仅对于当前材料科学领域的研究具有重要意义，而且对未来软材料的合成和设计具有深远的影响。
(a)
（b）
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.jmps.2024.105710
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