四川大学张晟教授和中科院成都生物所李帮经研究员合作制备了一种超韧、超强拉伸、多重刺激响应性水凝胶
四川大学张晟教授课题组和中科院成都生物所李帮经研究员课题组近日合作在ACS Applied Materials & Interfaces (IF=7.504 )上发表文章：Super Tough, Ultrastretchable Hydrogel with Multistimuli Responsiveness。
水凝胶，一种由交联聚合物网络和大量的水构成的三维网络结构，在自然界中非常丰富可见，覆盖范围从植物的木质部和韧皮部到动物的肌肉、组织和软骨。受自然界启发，人们合成了大量的水凝胶并将其广泛应用在各种各样的领域中，像组织工程、药物和蛋白质释放、伤口敷料、化妆品、废水处理的吸收剂、驱动器以及传感器等。
他们报道了一种带有高韧性、超拉伸性以及抗疲劳特性的温度和光响应的水凝胶的设计路线和制备方法。设计的策略是在水凝胶中植入横跨多重长度的纳米和微米结构的多重机理进行增强。策略的关键是高功能的超分子交联剂的植入。而这种高功能的超分子交联剂是由末端带有客体基团的双亲性嵌段共聚物和乙烯基功能化的环糊精通过主客体作用自组装形成的。与传统胶束类型交联剂不一样的是这种组装体具有胶束结构但同时还包含了在亲水外壳处的主客体“开关”。在这里，他们选择普朗尼克F127（PEO99-PPO65-PEO99）作为双亲性共聚物，偶氮苯基团作为客体分子，β-环糊精（β-CD）作为主体分子。
最终，以这种大分子交联剂交联的制备的水凝胶展现出了超分子水凝胶的特性但同时拥有提高了的机械性能。胶束中可逆的开关和疏水聚集分别作为纳米和微米尺寸的能量耗散结构，使得水凝胶展现出了断裂韧性2.68±0.69 MJ/m3和拉伸强度475 kPa。交联剂的高功能性和胶束的协同变形保持了水凝胶的高弹性，展现出了超过2100%的伸长率。同时水凝胶能够承受100%的压缩形变而不发生明显变形，并且表现出了良好的抗疲劳特性。而且响应性的主客体开关赋予水凝胶以温度和光刺激响应特性。
据所知，这是第一次在水凝胶基质中将物理作用引入到胶束类型的交联剂上。希望这篇研究能够为设计高强和智能的水凝胶提供一种新的策略。四川大学硕士研究生宋梦梦为第一作者。
论文链接：
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsami.8b01410
原文链接：
http://www.polymer.cn/ss/zhangsheng/newsshow_5123.html
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