新加坡国立大学何超斌AM:面向超韧水凝胶的两亲性纠缠网络设计

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水凝胶在生物医学、可穿戴电子产品和软机器人中发挥着重要作用，但其力学性能往往令人不满意。传统的坚韧水凝胶设计是基于具有牺牲键的亲水性网络，而将疏水聚合物结合到水凝胶中则鲜为人知。在这项工作中，我们通过引入疏水聚合物作为增强剂来展示水凝胶增韧策略。半结晶的疏水聚合物链通过熵驱动的混相被“编织”成亲水网络。原位形成的亚微米晶体使网络变硬，而疏水聚合物和亲水性网络之间的缠结使网络在破坏前发生大变形。在6-10的高膨胀比下，水凝胶具有刚性、韧性和耐用性，并且力学性能可调。此外，它们可以有效地封装疏水和亲水分子。

图文简介

A)传统单网(SN)水凝胶;B)双网(DN)水凝胶;C) Selfassembled (SA)水凝胶;D)两亲性纠缠水凝胶

两亲性缠结水凝胶的合成与性能研究。A)有机凝胶和水凝胶的制备方案。B- d)两亲性水凝胶注入不同的染料(0 h)，在去离子水中失稳48h; B)油红(OR，疏水);C)亚甲基蓝(MB，亲水性);D) OR + MB，混合染料。用镊子夹住的水凝胶:E)两亲网络水凝胶;传统水凝胶F)。

A)完整水凝胶的应力-应变曲线，虚线表示缺口断裂样本。B)两亲性水凝胶的断裂能。C)水凝胶的储存模量G’和损耗模量G”。D)水凝胶归一化摩擦系数μ。插图:水凝胶剪切后的数字图像。E) 40/10水凝胶的循环加载-卸载曲线;F)两亲性水凝胶与其他韧性水凝胶体系的韧性和模量比较。插图:缺口拉伸试验方案。

40/10两亲性水凝胶在500倍放大下的SEM图像:A) 40/0;B) 40/10。插图:5000 x放大;C) 40/10E;D)实验(蓝色)和理论(灰色)水凝胶膨胀比;E)制备的40/10有机凝胶在DMF及其水凝胶中的洛伦兹校正1D-SAXS散射谱;F)从WAXD获得的冻干样品中的PEG晶体尺寸

论文信息

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202301532

通讯作者：新加坡国立大学(NUS)何超斌(Chaobin He)

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