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  韌性水凝膠的機械性能的調控對組織工程、軟體機器人、傳感器等領域具有重要的意義。深圳大學周學昌課題組近期的研究發現，通過向海藻酸鈣/聚丙烯酰胺（Ca-Alginate/PAAm）韌性水凝膠中引入三價鐵離子（Fe3+），在海藻酸鈣凝膠網絡中形成第二重離子交聯，可以極大地提高凝膠含鐵部分的彈性模量而改變其拉伸性能，甚至可以“鎖定”已經拉伸的部分而阻止其復原。據此，提出了一種基于預拉伸再“鎖定”的水凝膠可控折疊策略，可以實現了空氣下對韌性水凝膠的快速可控折疊 ( J. Mater. Chem. B, 2017, 5, 5726-5732；ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10, 9077-9084.）。

  近日，該課題組采用抗壞血酸（俗稱VC）對Fe3+-機械增強的Ca-Alginate/PAAm韌性水凝膠中（模量~1.8 MPa）的Fe3+離子進行了定點還原Fe2+離子，得到了模量較�。�30-60 kPa）的Fe2+- Ca-Alginate/PAAm區域。實驗中通過對韌性水凝膠的機械性能進行局部改變，實現了具有軟-硬相嵌結構的韌性水凝膠的拉伸可控變形。結合預拉伸再“鎖定”的韌性水凝膠折疊策略，預先折疊好的凝膠可經過還原快速恢復到非折疊狀態。另外，預拉伸鎖定的非折疊凝膠，可被逐步定點還原，分步完成特定三維形狀的折疊。該成果發表在Macromolecular Rapid Communications （2018, DOI: 10.1002/marc. 201800143.）

圖1、基于預拉伸鎖定-局部軟化的凝膠折疊策略。

  這種定點還原軟化、逐步釋放預拉伸鎖定的韌性凝膠的策略，將為開發新的程序化控制形變系統提供了新的思路，并有望進一步擴展到韌性有機凝膠等材料Angew. Chem. Int. Ed., 2018, DOI: 10.1002/anie.201803366.）。該工作得到了國家自然科學基金，深圳市科創委的項目資助。

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Title: Rational Fabrication of Anti-Freezing, Non-Drying Tough Organohydrogels by One-Pot Solvent Displacement

Authors: Fan Chen, Dan Zhou, Jiahui Wang, Tianzhen Li, Xiaohu Zhou, Tiansheng Gan, Stephan Handschuh-Wang, and Xuechang Zhou*

Journal: Angew. Chem. Int. Ed., 2018, DOI: 10.1002/anie.201803366.

https://doi.org/10.1002/anie.201803366

Title: Softening and shape morphing of stiff tough hydrogels by locallized unlocking of the trivalent ionically cross-linked centers

Authors: Jiahui Wang, Tianzhen Li, Fan Chen, Dan Zhou, Baijia Li, Xiaohu Zhou, Tiansheng Gan, Stephan Handschuh-Wang, and Xuechang Zhou*

Journal:  Macromol. Rapid Comm., 2018, DOI: 10.1002/marc. 201800143.

https://doi.org/10.1002/marc.201800143

Title: Mechanochemical Regulated Origami with Tough Hydrogels by Ion Transfer Printing

Authors: Xiaohu Zhou, Tianzhen Li, Jiahui Wang, Fan Chen, Dan Zhou, Qi Liu, Baijia Li, Jingyue Cheng, Xuechang Zhou,* and Bo Zheng*

Journal:  ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10, 9077-9084.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.8b01610

Title: “Freezing”, morphing, and folding of stretchy tough hydrogels

Authors: Tianzhen Li, Jiahui Wang, Liyun Zhang, Jinbin Yang, Mengyan Yang, Deyong Zhu, Xiaohu Zhou, Stephan Handschuh-Wang, Yizhen Liu, and  Xuechang Zhou*

Journal:  J. Mater. Chem. B, 2017, 5, 5726-5732.

http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/tb/c7tb01265a#!divAbstract