在自然界中，鹽度在動植物體內的累積是影響生命過程的主要環境因素之一。很多動植物通過調節滲透機制和離子平衡區域化等方式來適應不斷變化的鹽度環境。生物體可以耐受廣闊范圍鹽度變化而保持生存活力的性質，被稱為廣鹽性。水凝膠作為與生命組織結構和力學性能高度相近的人工材料，卻還不具備這一性能。例如常見的丙烯酰胺類水凝膠在高鹽度下會發生明顯的脫水和網絡坍塌，導致其溶脹、潤濕和力學等性能產生急劇變化。兩性離子水凝膠通常在高鹽度下發生明顯體積膨脹，同時力學性能大大減弱。因此如何構建在廣闊的鹽度范圍內具有穩定的保水性、潤濕性和優異的力學性能的水凝膠材料仍是挑戰。
北京工商大學高海南副教授和北京航空航天大學劉明杰教授團隊從自然界的廣鹽性生物中汲取靈感，首次報道了一種具有穩定溶脹及潤濕性能的廣鹽性水凝膠材料。
二元協同互補是該凝膠體系的重要設計理念，研究者巧妙地將兩種不同鹽度響應的水凝膠網絡相結合，即在高鹽度下發生網絡坍塌的聚N,N-二乙基丙烯酰胺（PDEA）網絡和具有“反聚電解質”性能的兩性離子凝膠網絡聚3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]銨]丙烷-1-磺酸內鹽（PDMAPS）。通過共聚合方法在水凝膠網絡內構筑具有動態互補功能的交聯點，這種特殊的結構使得該水凝膠在不同鹽度下展現出不同的交聯形式。所制備的水凝膠在不同鹽度下都具有優異的保水性、穩定的溶脹及超親水潤濕性能。此外，通過構筑雙網絡結構，研究者還獲得了具有鹽度增強力學性能的雙網絡廣鹽性水凝膠。本文所介紹的廣鹽性凝膠材料可以在寬鹽域抗污染界面、油水分離設備以及高離子強度導電離子凝膠等方面具有應用前景。
以上相關成果發表在Advanced Functional Materials期刊。論文的通訊作者為高海南副教授，共同通訊作者為劉明杰教授。北京工商大學為該論文第一位完成單位。
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202007664
