我团队博士研究生何恺凝等在崔昆朋教授以及李薛宇教授的共同指导下，系统研究了双交联强韧聚两性电解质水凝胶在多轴变形模式下的应力松弛机制。相关工作发表在Macromolecules期刊上。
在这项工作中，我们针对含化学交联与强离子键物理交联的聚两性电解质（PA）水凝胶，系统考察了其在单轴、平面和等双轴变形模式下的应力松弛行为。利用实验室自主开发的双轴拉伸设备，我们获取了不同变形模式下的大量应力松弛数据，并引入加速断裂参数 m 定量描述离子键在应变下的加速断裂过程。研究发现，离子键的断裂动力学呈现出损伤各向异性：在变形过程中，单轴拉伸时链段侧向收缩自由度大，易造成更明显的局部应力集中，离子键断裂速率最快；等双轴拉伸时网络受多向约束，这种应力集中相对缓解，断裂最为迟缓，这一规律通过加速断裂参数 m Uniaxial> m Planar> m Equibiaxial 得到定量描述。基于上述发现，我们在单轴本构模型工作的基础上，进一步构建了适用于多轴拉伸的瞬态网络本构模型，将总应力解耦为化学网络、残存物理键和重组物理键三部分贡献，根据拟合参数可以预测凝胶在复杂多轴状态下的非线性松弛过程。区别于以往局限于单轴测试的研究，该工作系统考察了多轴变形模式下的应力松弛行为，从“损伤各向异性”这一视角揭示了强物理交联的解离动力学，为设计在复杂载荷下长期服役的柔性致动器、人工软骨等先进软材料提供了研究思路。
该项工作得到了国家自然科学基金的资助（52273028，U2430213）。
He,K.; Huang, S.; Zhu, J.; Chu, Z.; Li, Y.; Li, L.; Li, X.; Cui, K.,Multiaxial stress relaxation of dually crosslinked tough polyampholyte gel. Macromolecules 2026, 59(9): 5325-5337.
论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.macromol.6c00198
