近年来,如何制备强韧水凝胶一直是水凝胶领域亟待解决的难题之一。近日,为了解决这一问题,不列颠哥伦比亚大学姜锋团队通过使用盐析-取向-锁定策略(SALT)构建了一种新型制备高强高韧水凝胶的方法(图一)。通过简单的SALT策略,原本拉伸强度只有10kPa的明胶水凝胶可以增强约1000倍到大于10MPa,同时也能保持原有的应变性能(图2)。SAXS以及WAXS的研究结果显示,水凝胶中丰富的物理作用聚集以及取向带来的分子量各向异性分布是水凝胶能够得到增强的主要原因(图3)。最后,团队讲该SALT方法应用到了不同的水凝胶体系中,结果显示该方法对于具有Hofmeister效应的水凝胶体系具有普适性,有望进一步用于未来制备其他新型强韧水凝胶(图4)。
图1:水凝胶的制备方法及机械性能对比
图2:水凝胶的各向异性性能以及机械性能分析。
图3:水凝胶的增强机理分析
图4:SALT方法的普适性以及与其他方法进行的对比。
总之,本文通过盐析-取向-锁定的方式成功了研发了一种新型的制备强韧水凝胶的方法,实现了明胶水凝胶从10kPa到10MPa的转变。这为高强高韧水凝胶的发展拓宽了方向。
同时,此工作也是该团队有关水凝胶的最新进展,近年来该团队已在此领域发表过多篇重要工作。
超拉伸纤维素水凝胶:
Materials Today, 2024, just accepted. (10.1016/j.mattod.2024.02.007)
纤维素基离子导体综述,
Chemical Reviews 2024,123 (15), 9204-9264
糖析法制备水凝胶,
Adv. Funct. Mater.2024, 2315184
全纤维素基水凝胶胶黏剂,
The Innovation Materials, 2024, 1 (3), 100040
仿生环境响应性异质结构水凝胶,
Mater. Horiz., 2023, 10, 2667-2676
用于离子皮肤的高环境稳定性离子凝胶,
Adv. Funct. Mater.2023, 33, 2209787
界面工程制备的液态金属水凝胶,
Nano Energy 2022,99, 107374
绿色方法制备纤维素基水凝胶,
Adv. Funct. Mater.2022,32,2202533
纳米纤维素本征性能对于水凝胶性质的提高
Adv. Funct. Mater.2020, 30, 200343
全文链接: Sun X, Mao Y, Yu Z, et al. A Biomimetic" Salting Out-Alignment-Locking" Tactic to Design Strong and Tough Hydrogel[J]. Advanced Materials (Deerfield Beach, Fla.), 2024: e2400084-e2400084.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202400084
- 天津工业大学王润、刘雍/南开大学刘遵峰《Adv. Sci.》:基于氢键纳米团簇的仿蛛丝水凝胶微纤维 2024-04-21
- 香港中文大学(深圳)朱贺/大连理工大学阮雪华 Adv. Sci.:高性能聚(氨酯-脲)弹性体硬段团簇结构的调控 2024-04-15
- 西华师范大学刘琦课题组《Small》:原位可见光引发快速制备低滞后、高弹性、高强韧和可回收的异质水凝胶传感器 2024-04-15
- 华南理工大学方志强副研究员《Small》 :高强、高韧、超耐折的透明纸 2024-04-12
- 华南理工黄明俊教授团队 Macromolecules:兼具高透明、高耐热、低膨胀与高韧性的透明聚酰亚胺衬底薄膜 2024-04-11
- 华南理工刘伟峰和广东工大邱学青 AFM:高强高韧木质素基生物聚酯弹性体 2024-04-09
- 江汉大学阳仁强教授/王迅昶副教授团队 AFM:双通道便携式荧光-水凝胶硝基爆炸物检测平台 2024-04-25