清晨好,您是今天最早来到科研通的研友!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整的填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您科研之路漫漫前行!

Dynamics of Dual Networks: Strain Rate and Temperature Effects in Hydrogels with Reversible H-Bonds

自愈水凝胶 韧性 高原(数学) 材料科学 模数 应变率 动态力学分析 分子动力学 氢键 离解(化学) 消散 活化能 热力学 化学物理 复合材料 高分子化学 化学 聚合物 物理化学 分子 物理 计算化学 数学分析 有机化学 数学
作者
Xiaobo Hu,Jing Zhou,William F. M. Daniel,Mohammad Vatankhah‐Varnoosfaderani,Andrey V. Dobrynin,Sergei S. Sheiko
出处
期刊:Macromolecules [American Chemical Society]
卷期号:50 (2): 652-659 被引量:76
标识
DOI:10.1021/acs.macromol.6b02422
摘要

Combining high concentration of reversible hydrogen bonds with a loosely cross-linked chemical network in poly(N,N-dimethylacrylamide-co-methacrylic acid) hydrogels produces dual-network materials with high modulus and toughness on par with those observed for connective tissues. The dynamic nature of the H-bonded cross-links manifests itself in a strong temperature and strain rate dependence of hydrogel mechanical properties. We have identified several relaxation regimes of a hydrogel by monitoring a time evolution of the time-average Young's modulus ⟨E(t)⟩ = σ(t)/ε̇t as a function of the strain rate, ε̇, and temperature. At low temperatures (e.g., 3 °C), ⟨E(t)⟩ first displays a Rouse-like relaxation regime (⟨E(t)⟩ ∼ t–0.5), which is followed by a temporary (physical) network regime (⟨E(t)⟩ ∼ t–0.14) at intermediate time scales and then by an associating liquid regime (⟨E(t)⟩ ∼ t–0.93) at the later times. With increasing temperature to 22 °C, the temporary network plateau displays lower modulus values, narrows, and shifts to shorter time scales. Finally, the plateau vanishes at 37 °C. It is shown that the energy dissipation in hydrogels due to strain-induced dissociation of the H-bonded cross-links increases hydrogel toughness. The density of dissipated energy at small deformations scales with strain rate as UT ∼ ε̇0.53. We develop a model describing dynamics of deformation of dual networks. The model predictions are in a good agreement with experimental data. Our analysis of the dual network's dynamics provides general frameworks for characterization of such materials.

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
缺粥完成签到 ,获得积分10
刚刚
xdlongchem完成签到,获得积分10
11秒前
abcdefg完成签到,获得积分10
17秒前
natsu401完成签到 ,获得积分10
18秒前
30秒前
GY00完成签到 ,获得积分10
30秒前
迈克老狼完成签到 ,获得积分10
33秒前
小花发布了新的文献求助10
34秒前
胖小羊完成签到 ,获得积分10
36秒前
牛安荷完成签到 ,获得积分10
51秒前
小王呀呀呀呀完成签到,获得积分10
52秒前
氟锑酸完成签到 ,获得积分10
1分钟前
火星上惜天完成签到 ,获得积分10
1分钟前
陈俊雷完成签到 ,获得积分10
1分钟前
悄悄完成签到 ,获得积分10
1分钟前
七七完成签到,获得积分10
1分钟前
snowy完成签到,获得积分10
1分钟前
ARIA完成签到 ,获得积分10
1分钟前
航行天下完成签到 ,获得积分10
1分钟前
孙非完成签到,获得积分10
1分钟前
back you up应助科研通管家采纳,获得30
1分钟前
666完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Zhangfu完成签到,获得积分10
1分钟前
song完成签到 ,获得积分10
1分钟前
忘忧Aquarius完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
动漫大师发布了新的文献求助10
2分钟前
潇洒的语蝶完成签到 ,获得积分10
2分钟前
Microgan完成签到,获得积分10
2分钟前
小白白完成签到 ,获得积分10
2分钟前
Serendiply完成签到,获得积分10
2分钟前
狐狸小姐完成签到 ,获得积分10
2分钟前
foyefeng完成签到,获得积分10
2分钟前
雪花完成签到 ,获得积分10
2分钟前
xu完成签到 ,获得积分10
2分钟前
沙海沉戈完成签到,获得积分0
2分钟前
FashionBoy应助乌拉地尔采纳,获得10
2分钟前
花花糖果完成签到 ,获得积分10
2分钟前
chemlixy完成签到 ,获得积分10
2分钟前
3分钟前
高分求助中
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2700
Neuromuscular and Electrodiagnostic Medicine Board Review 1000
こんなに痛いのにどうして「なんでもない」と医者にいわれてしまうのでしょうか 510
いちばんやさしい生化学 500
Genre and Graduate-Level Research Writing 500
The First Nuclear Era: The Life and Times of a Technological Fixer 500
岡本唐貴自伝的回想画集 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3674469
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3229778
关于积分的说明 9787084
捐赠科研通 2940322
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1611886
邀请新用户注册赠送积分活动 761060
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 736437