Superior Fracture Resistance of Fiber Reinforced Polyampholyte Hydrogels Achieved by Extraordinarily Large Energy-dissipative Process Zones
Y. Huang, D. R. King, W. Cui, T. L. Sun, H. Guo, T. Kurokawa, H. R. Brown, C.-Y. Hui and J. P. Gong
Journal of Materials Chemistry A, 2019, 7(22), 13431-13440
DOI: 10.1039/C9TA02326G
高靱性で柔らかい両性電解質ゲルと硬く柔軟なガラス繊維布との複合による繊維強化ソフト複合材料を創製した。本材料の靭性は、サンプルのサイズによって上昇し、あるセンチメートルスケールのサイズ以上では飽和する。このサイズを境に、ゲルマトリックス内に包埋された繊維が変形によって引き抜かれるモードから破断されるモードへ変化することで、極めて高い引き裂き耐性を示す。この編み込まれたガラス繊維は力を広範囲に伝達し、広いプロセスゾーンを形成する。あるサンプルサイズ以上で飽和したプロセスゾーンでは、引き裂きエネルギーが1000kJ/m2、ヤング率が数GPa、破壊の強度が300MPaに達する極めて強靭な材料となることがわかった。
