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  機械魯棒性的高透濕滑聚乙烯醇（PVA）水凝膠在人造生物軟組織、柔性可穿戴電子產(chǎn)品和植入式生物醫(yī)學器件中具有廣泛的應用。然而，化學交聯(lián)的PVA水凝膠由于稀疏的交聯(lián)網(wǎng)絡和高含水量機械強度和抗溶脹性差，而引入納米結晶域（冷凍澆鑄和冷凍-解凍）的PVA水凝膠雖然機械性能有所改善但透光性和潤滑性能降低。目前，如何設計具備機械魯棒性的高透濕滑PVA水凝膠，實現(xiàn)高透、強韌和濕滑等性能有機統(tǒng)一以滿足其在生物和工程應用中的需求仍是巨大挑戰(zhàn)。

  鑒于此，中國科學院蘭州化學物理研究所劉維民院士/王曉龍研究員團隊提出一種新的策略，即脫水收縮誘導的致密化、鹽析誘導的聚集和再水化協(xié)同結晶，實現(xiàn)了PVA水凝膠優(yōu)異機械性能、水潤滑性能、抗蛋白粘附、生物相容性和載藥與控釋等多功能集于一體，并在隱形眼鏡、可穿戴裝置、生物醫(yī)用材料等領域表現(xiàn)出較大的應用潛力。相關工作以Tough, Transparent, and Slippery PVA Hydrogel Led by Syneresis為題目發(fā)表于Small。

  如圖1所示，利用脫水干燥誘導PVA聚合物鏈的致密化以及隨后的鹽析效應快速誘導的強聚集和結晶以及再水化策略來實現(xiàn)具有高透明度和可調(diào)機械性能的濕滑PVA水凝膠。在脫水收縮過程中，聚合物網(wǎng)絡的致密化為隨后的鹽析誘導的強聚集和結晶提供了預堆積的聚合物鏈，從而導致結晶域的形成。隨后在“親液”陰離子溶液中通過相分離進一步促進PVA鏈的結晶來增強結晶性。2D WAXS和SAXS證明濕滑PVA水凝膠存在納米尺寸的結晶域，其可以作為剛性的高功能交聯(lián)劑來增強和增韌濕滑的PVA水凝膠（圖2）。 

圖1 機械魯棒性的高透濕滑PVA水凝膠的制備示意圖 

圖2 濕滑PVA水凝膠的結構表征和力學性能

圖3 濕滑PVA水凝膠機械性能的廣泛可調(diào)性

  如圖4所示，這種機械魯棒性的PVA水凝膠具有優(yōu)異的光學性能（98%的透光性）、高的水含量（52~54%）以及優(yōu)異的潤濕性。此外，在水潤滑條件下，這種機械魯棒性的PVA水凝膠的摩擦系數(shù)可低至0.0081，表明這種濕滑PVA水凝膠具有優(yōu)異的水潤滑性能。與此同時，濕滑PVA水凝膠在長時間的滑動摩擦測試中仍具有優(yōu)異的潤滑性能，表明其具有顯著的耐磨性和機械魯棒性。因此，這種柔軟且濕滑的PVA水凝膠在需要水潤滑的可穿戴生物醫(yī)學器械中具有巨大的應用潛力。 

圖4 濕滑PVA水凝膠的透光性、水含量、潤濕性以及水潤滑性能

圖5 高透濕滑PVA水凝膠隱形眼鏡的制造、生物相容性和功能性

  文章信息：Desheng Liu, Yufei Cao, Pan Jiang*, Yixian Wang, Yaozhong Lu, Zhongying Ji, Xiaolong Wang*, and Weimin Liu*, Tough, Transparent, and Slippery PVA Hydrogel Led by Syneresis, Small, 2023, 2206819.

  全文鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202206819