杜克大学Stephen L. Craig & Michael Rubinstein发表了以下见解：
天然橡胶因其聚合物链之间的“交联”而具备弹性，被广泛应用于多个行业。但橡胶容易开裂并产生疲劳。现在，有研究表明，在高度缠结的天然橡胶中降低交联密度，能够提高其抗裂性能并延长使用寿命。
克里斯托弗·哥伦布在美洲探险中鲜为人知的一项发现是天然橡胶，也被称为“乳胶”，它已被美洲原住民使用了几个世纪来制作球和靴子。后来，查尔斯·麦金托什利用天然橡胶制作了以他名字命名的雨衣。但早期产品有根本性限制，因为天然橡胶不是固体，而是一种厚液体：只要时间足够长，橡胶会流动，失去其原本的形状。到了19世纪，查尔斯·固特异发现了硫化法，使天然橡胶变为固体材料，至今每年产量达1500万吨，广泛应用于交通、医疗和消费品领域。然而，天然橡胶制品仍容易开裂。Nian等人在《自然·可持续性》上报道了一种方法，使天然橡胶的韧性和疲劳阈值提升了十倍。
IFrame天然橡胶由非常长、柔软的聚合物分子组成，是一种粘弹性液体。随着时间推移，这些长分子相互滑动，使材料失去形状，但在短时间内，这些分子不会彼此远离，因此材料表现出弹性。这种液–固混合行为的来源在于聚合物链的高度缠结，每条链的运动都受到邻居的严重限制，只有很慢地才能扩散。
固特异发现，当将天然橡胶与硫混合并加热（硫化）时，它会变为弹性固体。该过程在聚合物分子间形成交联键，防止其流动，建立起如三维渔网般的永久结构。但聚合物链段仍具有柔性，因此橡胶具有弹性。在典型硫化过程中，交联数量与缠结数量相当。
此外，为了便于加工，天然橡胶通常需要“塑炼”——通过机械剪切将其剪成较短的链条、降低黏度。因此，最终形成的硫化橡胶网络由不再强烈缠结的短链段构成。虽然这些链段柔软，材料具有弹性，但因交联是随机的，一些链段比其他更短、交联点之间的距离更长。当橡胶受到拉伸时，这些短而脆弱的链段容易被过度拉伸并断裂，从而导致裂纹的产生，缩短使用寿命。
为了改善硫化橡胶的断裂抗性与韧性，Nian等人借鉴了近年来在聚合物凝胶中提出的一种策略：通过增加交联点之间链段的长度，使每条链上的缠结数量增加大约十倍。为了保持网络的连通性，仍需在每条主链上形成多个交联。因此，为了加长链段，必须保留较长的聚合物主链。为此，研究者决定避免采用传统高强度塑炼方式，以减少链长的破坏。
即使在较低交联密度下，研究人员仍实现了每条链具有多个交联点，同时交联之间存在较长的缠结链段。这种橡胶的弹性模量主要由缠结控制。当交联距离较远且中间有连续缠结时，能有效抑制短链段断裂所导致的裂纹形成。这使得新型橡胶可承受更大程度的拉伸。
IFrame在Nian等人合成的高度缠结天然橡胶中，有些链段被拉伸，有些被压缩。但与交联不同，缠结允许链条在其中滑动，更像环而非结。这种缠结沿链段的重新分布有助于张力的平衡，减少链段过度拉伸的可能性，从而抑制裂纹的生成与扩展。该方法使材料韧性提升十倍，疲劳阈值提高五倍。
当然，这种高度缠结橡胶还有许多性能亟待进一步研究。例如，交联减少对橡胶粘性耗散性能的影响，这在轮胎等产品中尤为关键。此外，还需考察各种添加剂（如填料、色素和抗氧化剂）对韧性提升的影响。但如果该成果成功应用于商业橡胶，将产生巨大影响。例如，如果能将轮胎胎面磨损速度降低十倍，不仅可减少更换频率、提高安全性，还将大幅减少每年因轮胎磨损释放的600万吨橡胶微塑料。
值得注意的是，Nian等人通过弱化天然橡胶加工中的两个关键步骤——激烈塑炼和链间过度交联——实现了这些先进的聚合物性能。无论未来在哪些产品中出现这种“缠结工程”，该团队提出的基本原理都将为未来材料设计策略提供
