组织工程、软体驱动、柔性电子和生物传感等前沿领域的快速发展对功能软材料提出了更多、更高的要求。水凝胶作为一种特殊的软材料，因其可调节的机械性能、多刺激响应性和高生物相容性，在上述领域被广泛研究。然而传统的水凝胶材料大都表现出“配方依赖”的机械性能，即需要通过复杂的分子设计、制备技术和材料配方优化来实现不同应用场景下的按需机械行为，这意味着更长的材料开发周期和更高的技术门槛。如何在单一的材料体系中通过简单灵活且高效的技术手段实现水凝胶的宽范围机械行为设计，以满足不同应用场景对水凝胶机械性能的要求，对拓宽其应用具有重要的实践意义。

图3. 图案化水凝胶的预制缺陷扩展不敏感性

图4. 图案化水凝胶的韧性调控

  基于此，研究人员进一步讨论了不同类型和参数的图案化硬骨架对CSN水凝胶韧性的影响。分别制备的竖直条纹图案（线径0.5和1 mm）、蜂窝图案（正多边形）和马蹄图案（曲线型）化CSN水凝胶结果表明，不同的图案化设计能够在120倍范围内显著调节CSN水凝胶的韧性，相应的有限元模拟也证明了这种调节机制得益于不同图案在机械刺激下的不同变形趋势和应力分布行为（图4）。

图7. 图案化水凝胶用于形变不敏感柔性电路

  相关研究成果以“Sculpting mechanical properties of hydrogels by patterning seamlessly interlocked stiff skeleton”为题，发表在《Advanced Functional Materials》上。在中科院兰州化学物理研究所联合培养的石河子大学化学化工学院硕士研究生朱彬（现深圳大学化学与环境工程学院博士）为论文第一作者，中科院兰州化学物理研究所研究员王晓龙、助理研究员蒋盼（现Institut Jacques Monod 博士后）和深圳技术大学助理教授张智星为本文通讯作者。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202417477