南开关英/天工大张拥军教授《Nat. Commun.》:优异综合性能凝胶
2022-11-06 来源:高分子科技
合成高分子水凝胶机械性能差的问题严重阻碍了其应用,为此人们提出了很多改进策略,设计制备了许多高强度水凝胶。这些凝胶的某些指标甚至已大大超过了生物凝胶。但这些凝胶在某些性能得到改进的同时,另一性能往往差强人意。例如双网络水凝胶具有良好的韧性和延展性,但可回复性(resilience)往往较差。此外水凝胶还存在失水和低温结冰的问题。设计合成同时具备高韧性、高延展性、高回弹性、高粘性、抗冻、抗干等性能的综合性能优异的凝胶材料仍是一个巨大挑战。
最近,南开大学关英、天津工业大学张拥军等设计制备了多肽交联的深共晶凝胶。由于引入α-螺旋多肽结构,并用深共晶溶剂取代水为溶剂,因此表现出一系列优异性能,包括:
(2)高可回复性(resilience)。由于其其独特的能量耗散机制,与普通增强机制不同,多肽增强凝胶在提高韧性的同时仍能保持高可回复性,其Resilience高达99.1% (100% strain)。
(4)裂纹不敏感。在2.5mm长切口存在条件下断裂伸长率仍达730%。断裂韧性(fracture toughness)高达13,600 Jm?2, 是单网络凝胶最高值。
(5)优异抗冻性能,在-27oC下仍保持柔性。
由于凝胶的高回复性和高环境稳定性,该凝胶在进行耗时长达137小时(5.7天)、连续1万次加载-卸载循环拉伸测试中信号高度稳定:
因此用于应变/压力传感信号长期保持高度稳定,并能在-20oC - 80oC的宽温度范围内稳定工作,是高度可靠的应变/压力传感器:
这一工作已于近日在Nature Communications在线发表。第一作者为张岩博士,通讯作者为关英副教授和张拥军教授。
原文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-022-34522-z
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(责任编辑:xu)
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