深圳大学周学昌副教授课题组：基于拉伸-锁定策略实现韧性水凝胶的可控折叠
可控折叠水凝胶的研究对传感器、驱动器、软体机器人和医疗器械等领域的发展具有重大意义。传统的可控折叠水凝胶大多是通过水凝胶的非对称溶胀或收缩而实现。这种方法一般需要水凝胶处在一定的溶剂之中才能实现，并且折叠的时间会随着凝胶的体积增大而显著增加。
深圳大学周学昌副教授课题组研究发现，通过向制备好的海藻酸钙/聚丙烯酰胺（Ca-Alginate/PAAm）韧性水凝胶中引入三价铁离子（Fe3+），从而在海藻酸钙凝胶网络中形成第二重离子交联，可以极大的提高凝胶含铁部分的弹性模量而改变其拉伸性能，甚至可以“锁定”已经拉伸的部分而阻止其复原。据此，课题组提出一种全新的预拉伸再“锁定”的水凝胶可控折叠策略，可以实现在空气下对韧性水凝胶的快速可控折叠 ( J. Mater. Chem. B, 2017, 5, 5726-5732.)。
最近，该团队研究人员联合香港中文大学郑波教授课题组，利用纸转移技术，将含有三价铁离子的剪纸图案铺在预拉伸的凝胶上来转移铁离子，从而实现对韧性水凝胶的模量进行局部增强。当凝胶被释放时，凝胶即将根据非对称的图案化“锁定”而立刻发生折叠。凝胶的折叠角度和形状可以通过控制凝胶预拉伸程度，转移的剪纸图案种类以及铁离子的转移深度来实现准确控制（图1）（ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10, 9077-9084.）。
图1拉伸-锁定策略实现韧性水凝胶的可控折叠。
此研究提供了一种简单直接的方法来控制变形过程以得到预期的构型，将有利于水凝胶折叠在软体机器人和医疗器械等领域的应用。该工作得到了国家自然科学基金，深圳市基础研究基金，深圳大学以及香港研究资助局的资助。
文章链接：
Title: “Freezing”, morphing, and folding of stretchy tough hydrogels
Authors: Tianzhen Li, Jiahui Wang, Liyun Zhang, Jinbin Yang, Mengyan Yang, Deyong Zhu, Xiaohu Zhou, Stephan Handschuh-Wang, Yizhen Liu, and Xuechang Zhou*
Journal: J. Mater. Chem. B, 2017, 5, 5726-5732.
http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/tb/c7tb01265a#!divAbstract
Title: Mechanochemical Regulated Origami with Tough Hydrogels by Ion Transfer Printing
Authors: Xiaohu Zhou, Tianzhen Li, Jiahui Wang, Fan Chen, Dan Zhou, Qi Liu, Baijia Li, Jingyue Cheng, Xuechang Zhou,* and Bo Zheng*
Journal: ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10, 9077-9084.
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.8b01610
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