稿件创新点

本文从凝胶网络设计的角度对高阻尼聚合物凝胶材料的研究进展进行了分析和总结，系统地阐述了高阻尼凝胶的网络设计、能量耗散机制和动态力学性能的构效关系，并展望了未来新一代高性能阻尼凝胶的发展方向。

       工程领域中普遍存在的机械振动会对人体健康和关键结构造成疲劳破坏。为了有效消除振动，迫切需要开发宽频带高阻尼材料。传统的阻尼设计策略主要依赖于玻璃化过渡区显著的分子内摩擦。然而，玻璃化转变区域固有的窄温度/频率宽度（~20 °C和10² Hz）导致十分有限的有效阻尼宽度和模量的急剧下降（图1）。受皮肤和松质骨等天然阻尼组织中三维多孔网络和受限粘滞流体的二元协同设计启发，北京航空航天大学刘明杰团队在2021年首次提出了通过将聚合物流体引入到弹性交联网络中构筑具有超高阻尼性能的聚合物流体凝胶的创新概念。这项工作表明了线性流体和交联网络的协同粘弹性设计可以比传统聚合物更有效地耗散机械能，引起了广泛关注和兴趣。

图1 （a）各种常见振动的频率和（b）高分子阻尼材料的设计策略

尽管近年来高阻尼凝胶材料发展迅速，但仍然缺乏对其微尺度结构和宏观性能的演化规律的系统总结。基于此，北京航空航天大学刘明杰教授、黄金副教授课题组从凝胶结构设计角度出发，重点分析并总结了聚合物流体凝胶、超分子流体凝胶、大体积溶剂凝胶和滑动环凝胶等一系列高性能阻尼凝胶材料的拓扑网络设计、能量耗散原理、动态力学性能的构效关系（图2），并概述了阻尼凝胶材料的潜在应用。进一步针对可穿戴设备和软体机器人等智能化场景，指出了“阻尼-感知-控制”一体化的自适应性凝胶设计方向。因此，本论文有望为面向复杂极端应用环境的高性能阻尼材料的设计提供全新视角，并推动其在组织工程、尖端装备、精密仪器等领域的广泛应用。

图2 高阻尼凝胶的设计和机理示意图

本文为"Functional Gels"专辑特约论文，北航国际创新研究院史未博士是该论文的第一作者，刘明杰教授和黄金副教授为共同通讯作者。

Citation

Shi, W.; Zhang, Z. Z.; Li, Y.; Peng, C. Y.; Zha, H.; Huang, J.; Liu, M. J. High energy dissipation polymer gels by regulating relaxation of confined chains. Chinese J. Polym. Sci. 2026https://doi.org/10.1007/s10118-025-3475-7