通过利用结构-性能的见解，我们开发了可进行 3D 打印的 PNIPAM 水凝胶，具有广泛可调的膨胀和机械性能，并将这一原理扩展到其他聚合物水凝胶系统。PNIPAM 主要因其良好的共溶剂特性和作为刺激响应材料的广泛应用而受到研究。其低临界溶液温度（LCST）为 31-34 °C，接近人体温度，因此 PNIPAM 是生物医学应用的一个非...
这展示了水凝胶在冰点以下的三种物理状态:在-15°C时,0 wt% CaCl₂凝胶处于冻结状态,形成了冰晶和聚合物链的混浊聚集体;10 wt% CaCl₂凝胶处于浆状状态,冰晶和盐溶液混合在聚合物网络中;30 wt% CaCl₂凝胶则处于常规水凝胶状态,含水相处于液态。冻结凝胶和浆状凝胶在冷却后会在其表面形成霜层。 Fig. ...
对水凝胶断裂过程的原位共聚焦显微镜观察表明，水凝胶的抗疲劳（或抗疲劳断裂、耐久）机制是由排列的纳米纤维进行裂纹钉扎，这要求比相应的非晶聚合物链更高的能量才能断裂。对水凝胶在拉伸下的原位X射线散射进一步揭示，水凝胶低杨氏模量的原因在于聚合物链的拉伸、纳米晶域的取向以及排列纳米纤维在适度拉伸下的滑动。...
我们的水凝胶设计灵感来自于田中等人开发的多相水凝胶18,这些水凝胶由一个共价聚合物网络构成,网络中随机分布的连接基团展现了膨胀和塌缩区域的共存,每个区域的链构象和链段浓度不同,但它们属于同一个渗透网络。在这里,设计的概念是构建一个受控的网络拓扑,能够相分离,但通过引入亲水性聚合物链段并调整其渗透贡献来维...
相分离是聚合物中的一种物理现象,即一个均匀相分离成两个(或更多)不同的相,形成非均匀的微观结构,通常会导致材料的颜色或形状发生改变。水凝胶的相分离行为可由温度、电场、溶剂等因素引起。在这些方法中,混合溶剂诱导相分离最简单、最可控且可重复。通过调节水凝胶内部或外部混合溶剂中劣溶剂的浓度,可以简易调节...
由于增强的聚合物–聚合物相互作用和粘弹性能量耗散，经过相分离的PAAc-SN凝胶表现出卓越的机械性能，其断裂应力和撕裂能分别比制备的凝胶高出96.7倍和1636倍。最大的断裂应力和撕裂能分别达到8.8 ± 1.3 MPa和29.8 ± 2.4 kJ/m²，超越了大多数先进的PE水凝胶。结合FTIR、^1H NMR和全原子分子动力学...
日前，东华大学武培怡教授团队的刘艳军博士，开发了一种具有界面融合层级结构的多材料水凝胶纤维。该纤维通过原位离子交联诱导产生的分子剪切流来创建具有不同功能的层级结构。这种纤维可以实现时空感知、短期记忆和自适应变形等类似生命体多模态行为。此外，这种纤维还展现出典型节律特征，其输出电压呈现24小时为一个周期性...
在此，我们开发了一种以前未探讨的超快且生物相容的数字图案化工艺，通过激光诱导的相分离来实现PEDOT:PSS水凝胶的图案化。我们通过选择性激光扫描增强了PEDOT:PSS的电性能和水溶性，使其转变为水稳定的水凝胶。PEDOT:PSS水凝胶在水中展现出670 S/cm的高电导率，分辨率达到6微米。此外，即使在生理环境中存放6个月...
该策略具有普遍性,表现为各种天然和合成含磺酸盐聚合物水凝胶机械性能的显著提升。通过在碱性溶液中破坏金属配位复合物,这些增强型水凝胶可以转化为原始的膨胀型水凝胶。聚电解质水凝胶的可逆脆性–坚韧转变及伴随的剧烈体积变化为多种应用提供了可能,如通过设计一个管状抓取器,该抓取器能够以自身重量的千倍抓取不同...
图1.实现脆性水凝胶与固体表面牢固粘合的相分离策略的示意图。 图1给出了实现水凝胶和固体表面之间强粘附的相分离策略。将水凝胶浸入由良溶剂和不良溶剂组成的混合溶剂中,会引起相分离平衡过程中,原水凝胶中的部分良溶剂被不良溶剂所取代,形成双连续域的非均相凝胶网络结构(图1a)。由于聚合物与溶剂的亲和度较低,...