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化學(xué)所強(qiáng)韌水凝膠材料研究獲進(jìn)展
2021年01月04日 15:04:51
來(lái)源：化學(xué)研究所 點(diǎn)擊量：3441
水凝膠類似于生物軟組織，具有獨(dú)特的微環(huán)境(高含水量和通透性)和自適應(yīng)的特點(diǎn)，在藥物緩釋、傷口敷料、組織工程及柔性電子器件等領(lǐng)域展現(xiàn)出應(yīng)用潛力。然而，傳統(tǒng)水凝膠的力學(xué)性能和抗溶脹能力通常較差，導(dǎo)致其實(shí)際應(yīng)用受限。
【化工儀器網(wǎng) 科技前沿】水凝膠類似于生物軟組織，具有獨(dú)特的微環(huán)境(高含水量和通透性)和自適應(yīng)的特點(diǎn)，在藥物緩釋、傷口敷料、組織工程及柔性電子器件等領(lǐng)域展現(xiàn)出應(yīng)用潛力。然而，傳統(tǒng)水凝膠的力學(xué)性能和抗溶脹能力通常較差，導(dǎo)致其實(shí)際應(yīng)用受限。
中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所高分子物理與化學(xué)實(shí)驗(yàn)室邱東課題組近年來(lái)致力于強(qiáng)韌水凝膠的開發(fā)與功能化研究，取得系列進(jìn)展。研究首次提出“連體網(wǎng)絡(luò)”增強(qiáng)策略，通過將兩個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接耦合及協(xié)同作用，大幅度提升了水凝膠的力學(xué)性能(Science Advances)；實(shí)現(xiàn)了水凝膠的多種功能化，開發(fā)出黏附型水凝膠(Chinese Chemical Letters)、耐鹽性水凝膠(Polymer)、表面具有褶皺結(jié)構(gòu)的仿生水凝膠(Chemical Communications)。
近日，邱東課題組和喬燕課題組合作，從調(diào)控高分子鏈間相互作用的角度出發(fā)，提出了通過溶劑置換調(diào)節(jié)非共價(jià)相互作用的時(shí)域表達(dá)以優(yōu)化高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的策略，并用于制備抗溶脹強(qiáng)韌水凝膠(exogels)。該策略的原理是：在良溶劑中，高分子鏈內(nèi)/間非共價(jià)相互作用被抑制，有助于高分子鏈保持伸展的構(gòu)象和均一貫穿的分布；置換為不良溶劑后，高分子鏈間非共價(jià)相互作用得以教大化恢復(fù)，從而提高交聯(lián)點(diǎn)密度和均勻性。利用二甲基亞砜(DMSO)-水溶劑對(duì)，通過時(shí)域調(diào)控氫鍵制備了聚乙烯醇(PVA)exogels，其力學(xué)性能和抗溶脹性能均顯著優(yōu)于經(jīng)典冷凍-解凍法制備的水凝膠(PVA cryogels)。同時(shí)，以水為終端溶劑驅(qū)動(dòng)的溶液-凝膠轉(zhuǎn)變賦予PVA exogels良好的水下粘接能力。
相關(guān)研究成果發(fā)表在Advanced Materials上，并被選為Back Cover?；瘜W(xué)所研究員邱東、喬燕為論文通訊作者，博士徐禮桔為論文第一作者。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)和中科院的支持。
化學(xué)所構(gòu)筑強(qiáng)韌水凝膠材料研究獲進(jìn)展
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