日前,材料學(xué)院劉文廣教授課題組關(guān)于一種具有高強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及熱塑性和可自修復(fù)的新型超分子聚合物水凝膠“ A Mechanically Strong, Highly Stable, Thermoplastic, and Self-Healable Supramolecular Polymer Hydrogel ”在材料領(lǐng)域著名期刊Advanced Materials(IF=17.493)上發(fā)表見(jiàn)刊。http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201500534/pdf。
水凝膠作為一種軟濕材料,它是以水為分散介質(zhì),具有親水性而又不溶于水,且能夠吸收大量水分(通常含水量大于總質(zhì)量的50%),具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的高分子聚合物。水凝膠具有良好的水滲透性和生物相容性,作為人體植入物可以減少不良反應(yīng),因而水凝膠作為優(yōu)良的生物醫(yī)用材料得到了廣泛的應(yīng)用。但其高含水量導(dǎo)致較差的機(jī)械性能和穩(wěn)定性限制了凝膠作為承受載荷的軟組織替代的應(yīng)用,因此制備高強(qiáng)度的超分子聚合物水凝膠目前依然存在很大的挑戰(zhàn)。劉文廣教授指導(dǎo)碩士生戴西洋和博士生張銀宇將氨基酸的氫鍵作用引入到聚合物的側(cè)鏈中,在不存在任何化學(xué)交聯(lián)鍵的情況下,側(cè)鏈的雙氫鍵的協(xié)同作用極大地增強(qiáng)了超分子水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度,在水含量高達(dá)70—80%的情況下,其拉伸和壓縮強(qiáng)度都能達(dá)到兆帕級(jí)別,并且具有抗撕裂性,在各種酸堿溶劑中能夠保持非常良好的穩(wěn)定性。由于這種雙氫鍵作用能夠在較高溫度下實(shí)現(xiàn)破壞和重組,水凝膠具有熱塑性和自修復(fù)功能。這種力學(xué)達(dá)兆帕級(jí)別的自修復(fù)的超分子聚合物水凝膠在以前鮮有報(bào)道,而熱塑性使得凝膠具有良好的加工性和可重復(fù)利用性,廢棄的凝膠小碎塊加熱后可完好塑型,成為“終結(jié)者”(Terminator)凝膠,此特性減少了對(duì)壞境的負(fù)擔(dān)。此外,細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和初步動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該凝膠具有良好的生物相容性,有望用作軟濕生物材料。
上述成果得到了國(guó)家杰出青年科學(xué)基金和國(guó)家基金委面上基金的資助,近5年來(lái),劉文廣教授課題組在多功能高強(qiáng)度水凝膠方面做出了持續(xù)性且富有特色的研究工作,在Advanced Materials,Advanced Functional Materials ,
Biomaterials,Scientific Reports, Macromolmolecular Rapid Communications, Soft Matters,J Mater Chemistry等國(guó)際知名期刊上發(fā)表多篇學(xué)術(shù)論文,形成了自己的完整體系。
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