高强韧水凝胶的形变和破坏行为

水凝胶是一种在水中溶胀的聚合物网络,与生物组织具有结构上的相似性。传统水凝胶中聚合物网络的不均匀性和高含水量使得水凝胶的力学性能较弱,远远低于高强韧的生物组织,限制了其作为结构材料在生物工程等领域的应用。近年来,科研人员在提高水凝胶力学性能方面取得了很大进展,开发了很多高强韧水凝胶,如双网络(DN)水凝胶、动态键水凝胶、缠结远超交联的水凝胶和纤维复合凝胶材料等。本文首先简述了为增强水凝胶力学性能而不断进行的努力,随后介绍了水凝胶强度和韧性的关系,最后根据不同种类高强韧水凝胶的形变和破坏行为,分析其聚合物网络结构中的能量耗散机制,从而解释这些水凝胶高强韧的结构起源。

基于壳聚糖物理网络的高强韧双网络水凝胶的构建、调控与应用

双网络水凝胶由两个具有相反物理性质的交联网络构成,硬而脆的第一网络在变形过程中断裂耗散能量,从而增韧凝胶.当第一网络为具有重建能力的物理网络时,双网络水凝胶表现出优异的抗软化和机械稳定性.目前双网络水凝胶第一物理网络类型单一、结构和力学调控繁琐,因而其开发和应用受到限制.针对上述问题,作者发展了硬而脆的壳聚糖物理网络构建的新策略,壳聚糖的网络类型、结构和物理性质均能简便调控,然后将其作为第一网络成功地制备了多种高强韧且结构性能可灵活调控的双网络水凝胶,在抗冻敷料、生物医用、柔性电子和可穿戴设备等领域具有重要的应用价值.构建壳聚糖基双网络水凝胶的策略操作简单、普适通用,能够有力促进高强韧水凝胶的开发、功能化及应用.