3.3　犧牲鍵增強橡膠機理

如前所述，橡膠納米增強增韌方法被廣泛應用。納米填料的引入，可以極大地提高橡膠的強度和模量，進而增強橡膠的韌性；但是添加填料在提高橡膠強度和模量的同時會降低斷裂伸長率，導致最終橡膠的韌性增加有限^[75]。此外，填料增強橡膠還存在一些其他問題，如填料均勻分散難實現、彈性減弱、動態性能不佳等^[76]。近年來，受到一些高強高韌生物材料（如蜘蛛絲、肌腱、珍珠）^[77,78]的啟發，構筑犧牲鍵作為一種增韌柔性體系（如橡膠、水凝膠等）的新方式而備受關注^[79～82]。

犧牲鍵是指在材料拉伸過程中可以承受一部分力，在聚合物主鏈斷鍵之前被消耗掉并耗散大量能量，起到增強增韌效果的一類可犧牲的作用鍵。對于彈性體而言，通過構建犧牲鍵，可以在增加模量和強度的同時不降低斷裂伸長率，甚至進一步增加斷裂伸長率，從而極大地優化彈性體的韌性。根據是否可逆，犧牲鍵可以分為兩種：一種為可逆的犧牲鍵，即在拉伸過程中以可逆的方式被消耗掉并耗散能量，再通過一定的恢復時間可以恢復的犧牲鍵，如常見的氫鍵相互作用、金屬配位作用、離子相互作用等。該類犧牲鍵通常可以有效地增加材料的強度和模量，而斷裂伸長率不受影響。另一類為不可逆的犧牲鍵，是指在柔性彈性體網絡中構建新的共價交聯的高強度的脆性網絡。脆性網絡的構建可以提高彈性體的非均勻性，當彈性體受到拉伸時，脆性網絡先達到應變極限，逐漸斷鍵耗散能量，實現增強增韌的目標。該類犧牲鍵在增加彈性體強度和模量的同時，可提高彈性體的斷裂伸長率，表現出優異的增韌效果。但是，該類犧牲鍵斷鍵后不可恢復，會造成一定的永久形變。