Репортаж от Wedoany，Исследователи из Университета Осаки (University of Osaka) разработали многопутевую синергетическую стратегию для повышения вязкости эластомеров. Соответствующие результаты опубликованы в журнале Nature Communications.
Эластомеры — это класс высокоэластичных полимеров, способных значительно деформироваться под внешним напряжением и восстанавливать исходную форму после снятия нагрузки. Однако традиционные эластомеры обладают недостаточной вязкостью, и микротрещины могут легко приводить к разрыву материала. Для повышения вязкости в промышленности обычно применяют стратегии диссипации энергии, позволяющие полимеру поглощать и преобразовывать механическую энергию в процессе деформации, снижая риск распространения трещин.
В настоящее время существуют три основных пути диссипации энергии. Первый — молекулярное скольжение, при котором в эластомер вводятся молекулы ротаксана, способные скользить и вращаться под действием внешних сил, перераспределяя напряжение. Второй — разрыв связей, индуцированный механическим напряжением: в эластомер встраиваются молекулы с «жертвенными» связями, которые разрываются под нагрузкой, замедляя повреждение. Третий — переплетение цепей: путем молекулярного дизайна вводятся структурно определенные переплетения, позволяющие цепям скользить под нагрузкой и перераспределять напряжение в сети.
Использование любой из этих стратегий по отдельности дает ограниченное повышение вязкости эластомеров. Интеграция нескольких механизмов в одном материале с их последовательной активацией для достижения синергетического упрочнения остается технической сложностью. Команда из Университета Осаки ввела в эластомер кольцевые молекулы с жертвенными связями. Первый автор исследования, Сюэ Ли (Xue Li), пояснил, что работа объединяет три пути диссипации энергии, которые активируются последовательно по мере увеличения приложенного напряжения. При приложении напряжения кольцевые молекулы сначала скользят, поглощая силу; при увеличении напряжения кольца разрушаются, образуя линейные цепи; при еще более высоком напряжении линейные цепи переплетаются с другими цепями, рассеивая энергию за счет скольжения в сети. Этот механизм последовательной активации синергетически повышает вязкость эластомеров.
Данная стратегия может быть использована для создания материалов, сочетающих гибкость и долговечность, с областями применения, включающими шины, перчатки и клеи. Соответствующее исследование опубликовано в журнале Nature Communications под названием «Повышение вязкости эластомеров путем последовательной активации многопутевой диссипации энергии». DOI статьи: 10.1038/s41467-026-74148-z.
