浙江大学钟旦明、曲绍兴：力学模型指导的水凝胶增韧抗疲劳设计新策略-结合低交联与脱水诱导缠结

主要观点总结

该文章主要介绍了浙江大学及其合作团队在水凝胶材料的增韧抗疲劳设计、水凝胶力学性能与制备参数间的映射关系方面的研究成果。通过低交联与脱水诱导缠结的策略，实现了水凝胶断裂韧性、疲劳阈值和模量的同步提升，并阐述了其机理。同时，建立了水凝胶制备参数与力学性能间的映射关系，发展了本构模型用于量化水凝胶的粘弹性和超弹性行为。

关键观点总结

关键观点1: 水凝胶的增韧抗疲劳设计

通过低交联与脱水诱导缠结的策略，实现了水凝胶断裂韧性、疲劳阈值和模量的同步提升。这一策略具有良好的通用性，无需复杂的微观设计与加工制备。

关键观点2: 水凝胶的断裂与能量耗散

脱水后水凝胶中的分子链相互靠近，形成链间缠结约束。在外载荷作用下，分子链产生运动，相互摩擦，在解缠的同时耗散大量能量，从而提高了水凝胶的断裂韧性。

关键观点3: 水凝胶的抗疲劳设计

Lake-Thomas模型表明，水凝胶的疲劳阈值与分子链长的1/2次方呈正比，增加分子链长度和密度有利于提升水凝胶的抗疲劳性能。

关键观点4: 水凝胶的硬化设计

在提升水凝胶断裂韧性与疲劳阈值的同时，实现了材料的硬化。建立了以聚合物含量为核心变量的本构模型，用于量化当前含水量对水凝胶超弹-粘弹力学行为的影响。

关键观点5: 水凝胶制备参数与力学性能间的映射关系

建立了水凝胶制备参数（初始含水量、当前含水量与交联程度）与水凝胶超弹性能（模量、应变软化、缠结程度）之间的映射关系。本构模型被植入商业化有限元软件中，以指导水凝胶在各种复杂工况下的应用。