离子凝胶具有高离子传导性、优异的热稳定性、化学稳定性、电化学稳定性和柔韧性,被认为是水凝胶的理想候选材料。然而,离子凝胶在抗疲劳和抗冲击方面的长期可靠性仍然是阻碍其实际应用的关键挑战,目前仍有待采取有效策略加以解决。
近期,深圳大学化学与环境工程学院田雷课题组受人体皮肤胶原蛋白保水性的启发,提出了一种多重非共价相互作用策略,以实现物理纠缠和微相分离的协同效应。此外,胶原蛋白这种生物大分子的引入还产生了微相的内聚力和多重氢键。这样制成的离子水凝胶完美地展现了前所未有的超拉伸性(> 6500%)、抗冲击性和卓越的离子导电性(2.18 mS/cm)。它们能稳定地保持300倍于自身体积的膨胀,并能抵御尖锐物体的刺穿。该工作以“Ultrastretchable, Crack-Propagation-Resistant, and Impact-Resistant Ionic Conductive Ionohydrogels”为题发表在《Macromolecules》上。文章第一作者是深圳大学硕士生何嘉晖、黄海玉。该研究得到国家自然科学基金、深圳市科技重大专项、深圳市科技计划、广东省引进创新创业团队计划、广东省基础与应用基础研究基金、广东省教育厅项目、中石油创新基金的支持。
图 1 超拉伸P(AMPS-AM-C)-Zn离子水凝胶的设计原理与制备
图 2 P(AMPS-AM-C)-Zn水凝胶的机械特性
图 3 P(AMPS-AM-C)-Zn 离子水凝胶的抗裂纹扩展能力
图 4 抗冲击和穿刺
原文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.5c00072
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