超分子水凝胶在构建智能材料方面显示出前所未有的潜力，如优异的响应润滑性、自愈合性、高力学强度和生物相容性等。更有趣的是超分子水凝胶的非共价网络使其在外界刺激条件下具有凝胶-溶胶转换的能力。另一方面，液体润滑剂是改善表面润滑的重要手段之一。

  基于以上两点，吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室的宋文龙教授和中国科学院理化技术研究所仿生材料与界面科学重点实验室的王树涛研究员合作提出了一种构筑新型智能润滑材料的设计策略，称之为半转换水凝胶（Semi-convertible hydrogel）。它由两部分组成：一是具有刺激响应的超分子网络；另一部分是提供稳定力学支撑的框架。作为验证，作者选择聚乙烯醇和聚丙烯酰胺互穿网络作为力学支撑的框架，阿尔法环糊精和聚乙二醇非共价超分子网络和竞争性客体偶氮衍生物作为光响应因素，复合形成光响应半转换水凝胶。在可见光的作用下水凝胶发生部分凝胶-溶胶转换，在表面形成润滑层从而实现润滑调控，同时共价的聚合物网络使整个水凝胶保持在凝胶态。

图1 光响应半转换水凝胶的润滑机制。

  水凝胶在紫外和可见光辐照后的摩擦测试结果表明其具有显著的光响应性，且在5个辐照循环后仍显示出良好的可逆性。通过光学照片可以直接观察到溶胶润滑层随光处理循环的出现和消失。在此光响应过程中，该半转换水凝胶在可见光辐照后的储能模量G’低于紫外照射后的存储模量G’，这种力学性能的变化在UV/Vis辐照循环中依然表现出良好的重复性。这可能是由水凝胶中超分子网络在光辐照循环中组装和解组装引起的。另一方面，这种半转换水凝胶在紫外辐照后的焓值(?H = 21.50 J/g)高于可见光辐照后的焓值(H = 13.45 J/g)，进一步说明紫外辐照后水凝胶的力学强度高于可见光辐照后的强度。作者们相信这种半转换水凝胶的设计概念才刚刚起步，会显示出远超润滑的一些更有前景的可能应用，将发展成为集超分子化学、水凝胶和表面科学于一体的跨学科材料体系的一个新兴分支。

图2光响应半转换水凝胶可逆性。

  以上成果发表在cell Press细胞出版社旗下期刊Matter (Matter,2021, 4, 1–13)上。

  全文链接 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590238520306676?dgcid=raven_sd_aip_email