離子凝膠具有高離子傳導(dǎo)性、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、電化學(xué)穩(wěn)定性和柔韌性,被認(rèn)為是水凝膠的理想候選材料。然而,離子凝膠在抗疲勞和抗沖擊方面的長期可靠性仍然是阻礙其實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵挑戰(zhàn),目前仍有待采取有效策略加以解決。
近期,深圳大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院田雷課題組受人體皮膚膠原蛋白保水性的啟發(fā),提出了一種多重非共價(jià)相互作用策略,以實(shí)現(xiàn)物理糾纏和微相分離的協(xié)同效應(yīng)。此外,膠原蛋白這種生物大分子的引入還產(chǎn)生了微相的內(nèi)聚力和多重氫鍵。這樣制成的離子水凝膠完美地展現(xiàn)了前所未有的超拉伸性(> 6500%)、抗沖擊性和卓越的離子導(dǎo)電性(2.18 mS/cm)。它們能穩(wěn)定地保持300倍于自身體積的膨脹,并能抵御尖銳物體的刺穿。該工作以“Ultrastretchable, Crack-Propagation-Resistant, and Impact-Resistant Ionic Conductive Ionohydrogels”為題發(fā)表在《Macromolecules》上。文章第一作者是深圳大學(xué)碩士生何嘉暉、黃海玉。該研究得到國家自然科學(xué)基金、深圳市科技重大專項(xiàng)、深圳市科技計(jì)劃、廣東省引進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)計(jì)劃、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金、廣東省教育廳項(xiàng)目、中石油創(chuàng)新基金的支持。
圖 1 超拉伸P(AMPS-AM-C)-Zn離子水凝膠的設(shè)計(jì)原理與制備
圖 2 P(AMPS-AM-C)-Zn水凝膠的機(jī)械特性
圖 3 P(AMPS-AM-C)-Zn 離子水凝膠的抗裂紋擴(kuò)展能力
圖 4 抗沖擊和穿刺
原文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.5c00072
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