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  形狀記憶水凝膠（SMHs）一種可在外界刺激下進行臨時形狀記憶和永久形狀恢復的刺激響應智能高分子材料。SMHs在生物醫學領域具有廣闊的應用前景，但是目前多數SMHs在力學性能及響應溫度等方面還不能滿足在人體內應用的需求。制備響應溫度接近人體體溫且具有優異力學性能的SMHs是本領域的重要研究方向之一。最近浙江大學王立教授和俞豪杰副教授課題組采用疏水締合和氫鍵協同作用的方法制備得到了可在人體溫度下快速響應且具有優異力學性能的SMHs。

  研究團隊采用2-苯氧基乙基丙烯酸酯（PEA）為疏水單體、丙烯酰胺（AAm）為親水單體構建poly(PEA-co-AAm)水凝膠。PEA攜帶的苯環可在水環境下產生強烈的疏水締合作用，該疏水締合作用在形成物理交聯點的同時為酰胺氫鍵提供保護，屏蔽水分子對酰胺氫鍵的弱化作用，達到氫鍵增強的目的。

圖1. Poly(PEA-co-AAm)水凝膠的結構及制備

  由疏水締合和氫鍵協同作用形成的可逆物理交聯能顯著提高水凝膠的力學性能。通過改變PEA和AAm單體比例，所制備水凝膠的拉伸強度可高達5.1 ± 0.16 MPa，同時具有良好的可拉伸性。此外，該水凝膠還表現出優異的力學恢復性能，經過拉伸的凝膠在室溫下放置15min后即可恢復至初始狀態。當PEA含量為60 mol%時，水凝膠的力學性能對溫度具有很高的依賴性，且具有人體溫度響應形狀記憶性能。

圖2. Poly(PEA-co-AAm)水凝膠的力學性能分析

  研究團隊還對該方法的普適性進行了初步探究，分別采用2-苯氧基乙基甲基丙烯酸酯（PEMA）和丙烯酸芐酯（BzA）替代PEA，所得凝膠均具有良好的力學性能以及可由人體體溫觸發的形狀記憶特性。

圖3. PEA含量為60 mol%的Poly(PEA-co-AAm)水凝膠的人體溫度響應形狀記憶行為

  以上成果于近期發表在ACS Applied Materials & Interfaces上，論文題目為Highly Tough Hydrogels with the Body Temperature-Responsive Shape Memory Effect，第一作者為浙江大學博士生梁瑞雪，通訊作者為浙江大學俞豪杰副教授和王立教授。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsami.9b14756