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  水凝膠因具有高吸水性、柔軟性、可塑性等性能特點和廣泛的應用前景而受到越來越多的關(guān)注。然而，水凝膠的應用往往受到其機械性能缺陷的限制，如強度較低和韌性較差等。近年來，多種合成策略被用于開發(fā)新型高性能水凝膠，如構(gòu)建多重網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，引入動態(tài)相互作用（離子鍵、氫鍵、配位鍵等），開發(fā)新型交聯(lián)劑等。其中，多重網(wǎng)絡(luò)水凝膠的構(gòu)建往往涉及到復雜的多步合成。與之相比，在水凝膠中引入動態(tài)相互作用或新型交聯(lián)劑是提高其機械性能的更簡單有效的方法。近日，中南民大超支化聚合物團隊張道洪教授、姜宇副教授和阿卜杜拉國王科技大學Nikos Hadjichristidis教授合作，在基于超支化大分子交聯(lián)劑構(gòu)建高強高韌水凝膠方面取得了新的研究進展，相關(guān)成果以“Strong and Ultra-tough Ionic Hydrogel Based on Hyperbranched Macro-cross-linker: Influence of Topological Structure on Properties”為題，發(fā)表在國際著名期刊《德國應用化學》（Angew. Chem. Int. Ed. 10.1002/anie.202310832），化材學院姜宇副教授為論文第一作者和通訊作者，張道洪教授為共同通訊作者。

  超支化聚合物作為一種高度支化拓撲結(jié)構(gòu)的聚合物，因其優(yōu)異的溶解性、低粘度和大量末端基團等優(yōu)點而在藥物載體、結(jié)構(gòu)材料等領(lǐng)域有著重要的應用前景。近年來，張道洪教授團隊在超支化聚合物拓撲結(jié)構(gòu)精準調(diào)控（Angew. Chem., 2022, 61, e202211713; 2021, 60, 331；Chem. Eng. J: 2018, 334, 1371; 2020, 387,124071）、超支化環(huán)氧樹脂及復合材料（Nat. Sustain., 2020, 3, 29；ACS Macro Lett, 2021, 10, 1113; Macromolecules, 2022, 55, 595; Chem. Eng. J.: 2023, 465, 142998; 2023, 471, 144329; Prog. Mater. Sci. 2022, 130, 100977)、超支化聚合物材料循環(huán)利用（Macromolecules, 2023, 56, 5290; ACS Sustain. Chem. Eng., 2023, 11, 11077）等領(lǐng)域取得了一系列研究進展，促進了相關(guān)領(lǐng)域快速健康發(fā)展。本文是該團隊在超支化聚合物材料領(lǐng)域的又一研究成果，團隊進一步將超支化拓撲結(jié)構(gòu)引入水凝膠材料中，超支化分子非纏結(jié)幾何形狀可增強柔性聚合物鏈的鏈段運動能力，豐富的端基則可以有效地提供足夠的交聯(lián)位點，從而賦予水凝膠優(yōu)異的強度、拉伸性和韌性。

 圖1. 超支化水凝膠A_xPCL_y-G_z的制備示意圖。

 圖2. 超支化水凝膠A_xPCL_y-G_z的優(yōu)異的機械性能。

 圖3. 超支化水凝膠A_xPCL_y-G_z應力-應變曲線。

 圖4. 超支化水凝膠A_xPCL_y-G_z的微觀結(jié)構(gòu)表征。

 圖5. 超支化水凝膠A_xPCL_y-G_z的微觀結(jié)構(gòu)表征。

 圖6. 超支化水凝膠A_xPCL_y-G_z的微觀結(jié)構(gòu)示意圖。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202310832