基于水凝膠的器件被用作柔性電子器件，生物傳感器，軟機(jī)器人和人機(jī)界面。其高拉伸性，低滯后性和抗疲勞斷裂在這些應(yīng)用中重要，但是在同一水凝膠中很少能同時(shí)滿足。設(shè)計(jì)了以串聯(lián)重復(fù)蛋白作為交聯(lián)劑和無(wú)規(guī)卷曲聚合物作為滲濾網(wǎng)絡(luò)的水凝膠（圖1 所示）。這樣的設(shè)計(jì)使得多蛋白交聯(lián)劑承受在斷裂承受區(qū)域內(nèi)的力并展開(kāi)以裂紋擴(kuò)展。

圖1. 抗疲勞斷裂水凝膠的設(shè)計(jì)原則；(a) PAA-G8水凝膠的制備示意圖;

(b) 拉伸臨界裂紋擴(kuò)展點(diǎn)前后的PAA，PEG-G8和PAA-G8水凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

表明水凝膠的宏觀變形主要是由于滲濾的非結(jié)構(gòu)化聚合物的伸展而不是多蛋白交聯(lián)劑的伸展，因?yàn)榻宦?lián)劑被機(jī)械地繞開(kāi)了。而當(dāng)非結(jié)構(gòu)化鏈被大大收緊的時(shí)候，力才會(huì)傳遞到多蛋白交聯(lián)劑上。即使在應(yīng)變很大的時(shí)候，多蛋白交聯(lián)劑的伸展也很小。這樣可以結(jié)構(gòu)域在拉伸過(guò)程中展開(kāi)，并允許它們?cè)诟邞?yīng)變下保持疊狀態(tài)。因此，水凝膠在拉伸時(shí)顯示出低滯后性。這些疊的結(jié)構(gòu)域仍可以在應(yīng)力集中的裂紋區(qū)域展開(kāi)，以地裂紋擴(kuò)展，從而使水凝膠具有較高的抗疲勞性。

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小編：wyf  2020.10.29