深圳大学周学昌副教授课题组:韧性水凝胶的定点软化、可控折叠与解折叠
韧性水凝胶的机械性能的调控对组织工程、软体机器人、传感器等领域具有重要的意义。深圳大学周学昌课题组近期的研究发现,通过向海藻酸钙/聚丙烯酰胺(Ca-Alginate/PAAm)韧性水凝胶中引入三价铁离子(Fe3+),在海藻酸钙凝胶网络中形成第二重离子交联,可以极大地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,提出了一种基于预拉伸再“锁定”的水凝胶可控折叠策略,可以实现了空气下对韧性水凝胶的快速可控折叠 ( J. Mater. Chem. B, 2017, 5, 5726-5732;ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10, 9077-9084.)。
近日,该课题组采用抗坏血酸(俗称VC)对Fe3+-机械增强的Ca-Alginate/PAAm韧性水凝胶中(模量~1.8 MPa)的Fe3+离子进行了定点还原Fe2+离子,得到了模量较小(30-60 kPa)的Fe2+- Ca-Alginate/PAAm区域。实验中通过对韧性水凝胶的机械性能进行局部改变,实现了具有软-硬相嵌结构的韧性水凝胶的拉伸可控变形。结合预拉伸再“锁定”的韧性水凝胶折叠策略,预先折叠好的凝胶可经过还原快速恢复到非折叠状态。另外,预拉伸锁定的非折叠凝胶,可被逐步定点还原,分步完成特定三维形状的折叠。该成果发表在Macromolecular Rapid Communications (2018, DOI: 10.1002/marc. 201800143.)
图1、基于预拉伸锁定-局部软化的凝胶折叠策略。
这种定点还原软化、逐步释放预拉伸锁定的韧性凝胶的策略,将为开发新的程序化控制形变系统提供了新的思路,并有望进一步扩展到韧性有机凝胶等材料Angew. Chem. Int. Ed., 2018, DOI: 10.1002/anie.201803366.)。该工作得到了国家自然科学基金,深圳市科创委的项目资助。
相关文章链接:
Title: Rational Fabrication of Anti-Freezing, Non-Drying Tough Organohydrogels by One-Pot Solvent Displacement
Authors: Fan Chen, Dan Zhou, Jiahui Wang, Tianzhen Li, Xiaohu Zhou, Tiansheng Gan, Stephan Handschuh-Wang, and Xuechang Zhou*
Journal: Angew. Chem. Int. Ed., 2018, DOI: 10.1002/anie.201803366.
https://doi.org/10.1002/anie.201803366
Title: Softening and shape morphing of stiff tough hydrogels by locallized unlocking of the trivalent ionically cross-linked centers
Authors: Jiahui Wang, Tianzhen Li, Fan Chen, Dan Zhou, Baijia Li, Xiaohu Zhou, Tiansheng Gan, Stephan Handschuh-Wang, and Xuechang Zhou*
Journal: Macromol. Rapid Comm., 2018, DOI: 10.1002/marc. 201800143.
https://doi.org/10.1002/marc.201800143
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
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
高分子科技原创文章。欢迎个人转发和分享,刊物或媒体如需转载,请联系邮箱:info@polymer.cn
上海交大冯传良教授课题组在仿生手性水凝胶领域取得重要研究进展
新型响应型水凝胶可按病情释放药量
天津大学仰大勇教授课题组合成新型荧光抗菌DNA复合水凝胶
南开大学刘育教授团队发展了一种自分类调控超分子多色荧光水凝胶
莱斯大学发现水凝胶不添加药物也可促进愈合
中科院深圳先进院喻学锋研究员、王怀雨研究员与香港城市大学朱剑豪教授等合作成功制备出基于黑磷纳米片的近红外响应光敏水凝胶
华中科技大学臧剑锋教授与杨诺教授团队以实验结合理论的方式首次研究了柔性聚丙烯酰胺(PAAm)水凝胶的热输运特性
关注高分子科学技术 👉
长按二维码关注
诚邀投稿
欢迎专家学者提供稿件(论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等)至info@polymer.cn,并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送,并同时发布在中国聚合物网上。
欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求,陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群,也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群,全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。
申请入群,请先加审核微信号PolymerChina
(或长按下方二维码),并请一定注明:高分子+姓名+单位+职称(或学位)+领域(或行业),否则不予受理,资格经过审核后入相关专业群。