开发具有超高应变诱导结晶的未来弹性体

应变诱导结晶可以增强、增韧并促进弹性体的弹热效应。所产生的结晶度可以通过常见弹性体的机械拉伸来诱导，通常低于20%，并具有拉伸平台。

在《科学进展》杂志上发表的一份新报告中，ChaseM.Hartquist和美国麻省理工学院和杜克大学机械工程和材料科学领域的科学家团队使用了一类通过末端连接形成的弹性体来实现一定百分比的应变诱导结晶。

消胀和末端连接的星形弹性体(缩写为DELSE)达到了超高的伸缩性，超出了普通弹性体的饱和极限，从而在绝热温度变化时促进高弹热效应。

应变诱导结晶

应变诱导结晶过程在弹性体和凝胶中很常见，其中无定形聚合物链可以由于施加的机械应变而转变为高度定向和对齐的域。由于定向和对齐的晶域可以抵抗裂纹扩展和钝化以促进裂纹偏转，因此应变诱导结晶过程保留了网络完整性，同时在几秒钟内实现了接近100%的恢复。

该方法在多种应用中发挥着关键作用，包括弹性热冷却和基于应变的驱动。

普通弹性体中应变诱导结晶度的典型过程低于20%，而天然橡胶在室温下拉伸至其初始长度的六倍时仅达到约15%的结晶度。在这项新工作中，Hartquist和一组研究人员描述了一类消溶胀、末端连接的星形弹性体，可实现高达50%的应变诱导结晶度。科学家们将超高应变诱导结晶归功于均匀的网络结构和高拉伸性，以获得预期的结果。

为了研究弹性体的附加特性，研究小组使用X射线分析来展示与普通弹性体相比，结构和应变诱导的消溶胀和末端连接的星形弹性体如何提高结晶度。研究小组使用详细的X射线分析进一步分析了形成的晶体结构，其中消肿和末端连接的星形弹性体显示出衍射点，标志着螺旋结构中聚(二氧化乙烯)晶体的形成。与普通弹性体相比，这种弹性体具有更高的应变诱导结晶度。

机械性能和弹热冷却

研究小组在60°C下进行了机械表征，以研究去溶胀端联弹性体中超高应变诱导的结晶，这有效地提高了高韧性，并具有低应力拉伸滞后。哈特奎斯特和团队通过引入可逆键来诱导大的应力-拉伸滞后来增强最软的材料。

研究人员进一步研究了弹性体的拉伸性，以展示材料如何拉伸超越纠缠网络的限制以实现更广泛的应用。然后，他们通过研究消肿端联星形弹性体的弹性热效应，研究了将热量材料用于固态冷却应用的潜力，并将结果与​​传统弹性体进行了比较。

科学家们通过研究消肿端联星形弹性体与天然橡胶相比的弹性热效应，研究了将热量材料用于固态冷却应用的潜力。理想的弹热冷却循环可以利用熵构象的减少来增加热熵并加热散装材料。

在具有应变诱导结晶的弹性体中，额外的潜热有助于微晶的形成，从而增强效果。与传统弹性体相比，该材料增强的拉伸性和均匀的链长分布增加了理论弹性热效应。这种弹性体形成了适合先进固态冷却技术的强有力的候选材料。

外表

通过这种方式，材料科学家ChaseM.Hartquist及其同事将消溶胀和末端连接的星形弹性体与天然橡胶进行了比较，以显示它们的稳定性提高、不同的聚合物化学性质以及良好的结构，这些结构共同增加了应变诱导结晶和弹热效应弹性体材料。材料之间的比较揭示了它们的拉伸性和化学性质，以及相对均匀结构的重要性。

自从JRKatz于1924年通过应变诱导结晶而早期发现橡皮筋以来，这种生物材料在从家庭用品到汽车轮胎的社会中发挥了重要作用。在这份报告中，该团队描述了采用深度应变诱导结晶技术开发的下一代弹性体，其尺寸超过了天然橡胶和其他常见材料的尺寸。

开发的材料显示出超越传统材料的能力，表明有能力通过调节其网络架构来设计软材料。这些材料在构建未来航空航天结构、医疗设备和弹热制冷应用中发挥着至关重要的作用。