SCMs|受肌肉启发的离子响应韧性可调型水凝胶的开发与应用

肌肉组织可因特定离子的刺激而发生显著机械性能的变化。受此现象启发，中山大学郭辉副教授和澳门科技大学王晓琳助理教授等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文，通过一种简单高效的策略，赋予结晶型聚乙烯醇水凝胶显著的盐响应性特征。与肌肉组织类似，这类水凝胶的机械性能展现出强烈的离子种类及浓度的依赖关系。

经过相关浓度盐溶液处理后，该水凝胶在硬度(杨氏模量~0.16–9.6 MPa)、延展性(伸长率~100%–570%)和韧性(断裂功~0.82–35 MJ m⁻³)方面表现出大范围的可调控性。其机械性能的变化很好地遵循了霍夫迈斯特序列，即强盐析性质的离子(kosmotropes)在水凝胶增韧中彰明较著。

同时，该水凝胶的机械性能与盐溶液浓度表现出显著的正相关性。实验证明，离子可显著影响非晶区的高分子水化程度和结晶区的聚合物结晶度，进而协同调控水凝胶的机械性能。

得益于此，这类水凝胶在韧性可调工程软材料、防冰涂料和柔性电子设备等领域展现出良好的应用前景。

文章信息

Li, P., Wang, Z., Lin, X. et al. Muscle-inspired ion-sensitive hydrogels with highly tunable mechanical performance for versatile industrial applications. Sci. China Mater. (2021). https://doi.org/10.1007/s40843-021-1722-0

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