随着资源日趋紧张，如何以绿色可再生的生物质资源为基础发展具备优异性能的聚合物材料引起了广泛关注。生物质多糖具备资源丰富、可再生等特点，但现有多糖凝胶往往缺乏优异的机械性能和抗裂纹扩展性能。本研究将密集的氢键网络引入凝胶体系，成功制备了卡拉胶基（PCP）凝胶。密集的氢键赋予凝胶高拉伸性能（>16000%）和裂纹扩展应变、高黏附性能、自修复性能、耐低温性能和保湿性能。该凝胶可在数分钟内快速制备成型，通过简易涂覆法集成于衣物中，起到延缓纺织物燃烧，能实时监测运动、呼吸及温度变化。本研究为设计超高可拉伸凝胶及其在可穿戴电子领域的应用提供了重要参考。

图1. 凝胶制备示意图。(a)结构示意图。(b)氢键网络。(c)分子动力学模拟：PCP凝胶(2 wt%)与凝胶(2 wt%，H₂O)。(d)氢键数量。(e)凝胶(2 wt%)与凝胶(2 wt%， H₂O)的FTIR光谱。(f)凝胶(2 wt%)的XPS全谱。(g)与已有报道高可拉伸凝胶的性能对比。

图2. 力学性能。(a)凝胶实物照片：染色凝胶横向拉伸(伸长率>9000%)。(b)应力-应变曲线。(c)应变与应力。(d)缺口凝胶的应力-应变曲线。(e)缺口凝胶(2 wt%)拉伸至16250%时的照片。(f)缺口凝胶的应变与断裂能。(g)与文献报道性能对比。

  上述研究成果以“Hydrogen Bonding Enhanced Polysaccharide-Based Gels with Ultra-High Stretchability and Unprecedented Crack Propagation Strain”为题，发表在高分子类经典权威期刊《Macromolecules》（DOI: 10.1021/acs.macromol.5c00537）上。德州学院赵静副教授、程东敏、陈然、杨薪贻、李忆罗、郭跃进等为论文作者，郑俊萍教授和胡若飞副教授为共同通讯作者。

作者介绍：

  郑俊萍：天津大学英才教授，教育部新世纪优秀人才。主要从事功能高分子材料、聚合物纳米复合材料的研究工作。先后主持了国家自然科学基金和省部级项目30余项。发表SCI收录论文100余篇，已获得授权中国发明专利47项。

  赵静：德州学院副教授，毕业于山东大学化学化工学院，主要从事功能性聚合物的研究工作，主持山东省自然科学基金两项。近年来研究成果以一作和通讯在Advanced Materials、Advanced Functional Materials等期刊发表SCI论文20余篇。

  原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.macromol.5c00537