上交Nature子刊，更有院士加持：快速成型又硬又韧的水凝胶

第一作者：Bingkun Bao

通讯作者：林秋宁，朱麟勇

通讯单位：上海交通大学

背景介绍

水凝胶的应用领域已无需多言。如何制备出坚固可靠的水凝胶成为当下热点。

从自然界中寻找灵感成为当下主要的创新方向。自然界中的天然材料经过数亿万年的演化，材料的结构已经变得相当精妙。这种巧夺天工的结构使得其机械性能远远超过从其各自组成材料的简单混合物中获得的性能。

具体而言，许多天然结构材料的共同特征是两个分离相之间具有高度有序且异常强的微观结构界面，这两个相表现出较大的模量对比度。在物理上，这些紧密结合的微观结构界面确保了两相之间的充分载荷传递，通常包含多种机制，例如有限的非弹性变形、桥接和能量耗散，共同赋予这些材料非凡的机械性能。

本文要点

该工作受贻贝壳这种具有高度整齐的界面排列结构的启发，提出了一种广泛适用的水凝胶增韧技术。

具体而言，该技术基于一种“光偶联反应“，该工作采用聚乙二醇和透明质酸作为例子，通过光偶联反应，聚乙二醇形成连续相，模量较低，透明质酸聚合形成分散相，模量较高；两相之间建立了牢固界面，实现两相完整一体化。

此外，该技术凝胶速度快且条件温和，具备临床易操作属性、契合生物安全性要求，十分契合临床转化应用的需求。

图文解析

图1展示了该普适性增强策略的原理。

图2测试了举例水凝胶的机械性能。

图3通过计算揭示了水凝胶材料微观结构与力学性能的关联。

最后对比突出了该技术的优势

每日一句

Beyond hydrogel materials, this PTPC technology has broader applicability for non-aqueous materials that are constituted of separated phases, for example, particle-reinforced elastomers, which have achieved enormous success in many application fields.

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原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41563-023-01648-4