近日，中国科学院深圳进步前辈技能研究院质料所副研究员何睿团队与其互助者乐成开发出一种具备力学相应性的有机硅凝胶。这类凝胶于高速打击力的作用下，质料内部三木SEO-的弹性模量显著晋升而迅速变硬，是一种具备能量缓冲作用的防护质料。相干研究结果发表在《天然-通信》。
传统的剪切硬化胶凡是为聚硼硅氧烷系统，它是经由过程硼酸于高温下交联聚二甲基硅氧烷制备而成。硼酸不仅对于钢铁及混凝土具备腐化性，并且于高温下腐化速度加重，更有多项动物试验证实持久接触硼酸可能致使中毒反映。这些安全隐患严峻限定了剪切硬化胶于诸多范畴的运用，是以开发新一代无硼剪切硬化胶刻不容缓。
针对于上述问题，何睿团队开发出新型聚钛硅氧烷系统，初次提出基在金属离子介导的氢键加强计谋调控超份子收集中的氢键强度，来替换传统聚硼硅氧烷系统中的硼?氧动态键。与聚硼硅氧烷系统中的硅羟基的氧原子比拟，系统中三价钛羟基的氧原子电荷密度更高，而四价钛羟基的氢原子电荷密度更低，是以作为氢键供体及受体能孕育发生更强的氢键彼此作用。
当蒙受高频剪切应力时，氢键形成的动态可逆收集难以断裂，无序的高份子链没法败坏及解缠，高份子链运动受限于宏不雅标准上出现出高刚性状况。本事情开发的新型无硼有机硅剪切硬化胶降服了传统聚硼硅氧烷系统的腐化性及毒性问题，同时提出的金属离子介导的氢键加强计谋为其他超份子功效质料构建提供了新路径
研究成果显示，新型无硼有机硅剪切硬化胶于0.1到100赫兹频率规模内体现出高达2800倍的剪切变硬机能，具备优秀的打击防护能力。与传统比拟，具备极低的细胞毒性，使其成为安全靠得住的智能凝胶质料。此外，该结果可以经由过程引入变价金属离子，调治氢键供体及受体的静电势，从而显著加强氢键强度，年夜幅晋升刺激相应机能。
于运用层面，新一代无硼有机硅剪切硬化胶可用在制备抗打击质料、应力传感器等，揭示出其于智能质料范畴的广漠运用远景。此外，该研究事情提出的金属离子介导的氢键加强计谋也为其他具备动态可逆收集的智能凝胶质料开发提供了新的设计思绪。
相干论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-64000-1
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