通过利用极性液体分子间丰富的相互作用,高可拉伸强韧凝胶材料领域的研究在过去几年取得了显著突破。然而,低极性有机液体的分子间作用力较弱,这从热力学上限制了其凝胶化过程。如何使低极性有机液体形成兼具高弹性与高韧性的凝胶,一直是该领域的重大挑战。
近期,华南理工大学华南软物质科学与技术高等研究院岳衎教授联合清华大学化学系王训教授,提出了一种新策略:利用无机亚纳米线-聚合物杂化网络,构筑高可拉伸且抗撕裂的低极性有机凝胶。
2026年1月26日,该工作以“Ultra-stretchable and crack-resistant nonpolar organogels”为题发表在《自然·通讯》上(Nat. Commun.2026,Doi:10.1038/s41467-026-68775-9)。文章第一作者是佛山大学材料与能源学院讲师黄振恺博士,佛山大学环境与化工学院特聘青年研究员彭建萍博士为文章的共同第一作者。文章的共同完成单位还包括佛山大学和清华大学。该工作获得国家自然科学基金委,北京分子科学国家研究中心和广州市科技计划的支持。
该策略通过合成一种可与无机纳米线配位的可聚合配体,实现了无机纳米线物理交联网络与聚合物化学交联网络的杂化交联。其中,聚合物网络的熵驱动弹性提升了可延展性,而刚性的纳米线网络则通过能量耗散机制增强了抗撕裂性能(图1)。通过这种巧妙协同,该低极性有机凝胶同时展现出超高的可拉伸性和可观的机械强度(图2)。在拉伸应变作用下,低极性有机凝胶中的纳米线会动态重排并展现出各向异性,从而在低极性有机凝胶中实现了出色的抗裂纹扩展和抗疲劳性能(图3)。此外,该纳米线-聚合物杂化网络能够大量吸收并凝胶化多种低极性有机液体(包括甲苯、汽油、辛烷等),最高吸附重量可超过自身重量的35倍(图4)。这一突破弥合了低极性有机凝胶与已报道的极性凝胶系统之间长期存在的性能差距,为低极性有机凝胶材料的设计提供了新的思路。

图1 亚纳米线-聚合物杂化网络低极性有机凝胶的设计

图2 低极性有机凝胶的超高可拉伸性

图3 低极性有机凝胶的抗撕裂和抗疲劳特性

图4 亚纳米线-聚合物杂化网络对低极性有机液体的吸附
原文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-026-68775-9
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