南開關英/天工大張擁軍教授《Nat. Commun.》：優異綜合性能凝膠
2022-11-06 來源：高分子科技
合成高分子水凝膠機械性能差的問題嚴重阻礙了其應用，為此人們提出了很多改進策略，設計制備了許多高強度水凝膠。這些凝膠的某些指標甚至已大大超過了生物凝膠。但這些凝膠在某些性能得到改進的同時，另一性能往往差強人意。例如雙網絡水凝膠具有良好的韌性和延展性，但可回復性（resilience）往往較差。此外水凝膠還存在失水和低溫結冰的問題。設計合成同時具備高韌性、高延展性、高回彈性、高粘性、抗凍、抗干等性能的綜合性能優異的凝膠材料仍是一個巨大挑戰。
最近，南開大學關英、天津工業大學張擁軍等設計制備了多肽交聯的深共晶凝膠。由于引入α-螺旋多肽結構，并用深共晶溶劑取代水為溶劑，因此表現出一系列優異性能，包括：
（2）高可回復性（resilience）。由于其其獨特的能量耗散機制，與普通增強機制不同，多肽增強凝膠在提高韌性的同時仍能保持高可回復性，其Resilience高達99.1% （100% strain）。
（4）裂紋不敏感。在2.5mm長切口存在條件下斷裂伸長率仍達730%。斷裂韌性（fracture toughness）高達13,600 Jm?2, 是單網絡凝膠最高值。
（5）優異抗凍性能，在-27oC下仍保持柔性。
由于凝膠的高回復性和高環境穩定性，該凝膠在進行耗時長達137小時（5.7天）、連續1萬次加載-卸載循環拉伸測試中信號高度穩定：
因此用于應變/壓力傳感信號長期保持高度穩定，并能在-20oC - 80oC的寬溫度范圍內穩定工作，是高度可靠的應變/壓力傳感器：
這一工作已于近日在Nature Communications在線發表。第一作者為張巖博士，通訊作者為關英副教授和張擁軍教授。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-34522-z
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（責任編輯：xu）
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