近年来，如何制备强韧水凝胶一直是水凝胶领域亟待解决的难题之一。近日，为了解决这一问题，不列颠哥伦比亚大学姜锋团队通过使用盐析-取向-锁定策略（SALT）构建了一种新型制备高强高韧水凝胶的方法（图一）。通过简单的SALT策略，原本拉伸强度只有10kPa的明胶水凝胶可以增强约1000倍到大于10MPa，同时也能保持原有的应变性能（图2）。SAXS以及WAXS的研究结果显示，水凝胶中丰富的物理作用聚集以及取向带来的分子量各向异性分布是水凝胶能够得到增强的主要原因（图3）。最后，团队讲该SALT方法应用到了不同的水凝胶体系中，结果显示该方法对于具有Hofmeister效应的水凝胶体系具有普适性，有望进一步用于未来制备其他新型强韧水凝胶（图4）。

图1：水凝胶的制备方法及机械性能对比

图2：水凝胶的各向异性性能以及机械性能分析。

图3：水凝胶的增强机理分析

图4：SALT方法的普适性以及与其他方法进行的对比。

  总之，本文通过盐析-取向-锁定的方式成功了研发了一种新型的制备强韧水凝胶的方法，实现了明胶水凝胶从10kPa到10MPa的转变。这为高强高韧水凝胶的发展拓宽了方向。

  该工作以“A Biomimetic" Salting Out-Alignment-Locking" Tactic to Design Strong and Tough Hydrogel.”为题发表在《Advanced Materials》上（10.1002/adma.202400084）。文章第一作者是英属哥伦比亚大学Sustainable Functional Biomaterials Lab博士生Xia Sun。英属哥伦比亚大学林学院木材科学系Feng Jiang教授为论文的唯一通讯作者。英属哥伦比亚大学林学院木材科学系Sustainable Functional Biomaterials Lab为论文的第一通讯单位。

同时，此工作也是该团队有关水凝胶的最新进展，近年来该团队已在此领域发表过多篇重要工作。

  超拉伸纤维素水凝胶：

  Materials Today, 2024, just accepted. (10.1016/j.mattod.2024.02.007)

  纤维素基离子导体综述，

  Chemical Reviews 2024，123 (15), 9204-9264

  糖析法制备水凝胶，

  Adv. Funct. Mater.2024, 2315184

  全纤维素基水凝胶胶黏剂，

  The Innovation Materials, 2024, 1 (3), 100040

  仿生环境响应性异质结构水凝胶,

  Mater. Horiz., 2023, 10, 2667-2676

  用于离子皮肤的高环境稳定性离子凝胶,

  Adv. Funct. Mater.2023, 33, 2209787

  界面工程制备的液态金属水凝胶,

  Nano Energy 2022，99, 107374

  绿色方法制备纤维素基水凝胶，

  Adv. Funct. Mater.2022，32，2202533

  纳米纤维素本征性能对于水凝胶性质的提高

  Adv. Funct. Mater.2020, 30, 200343

  全文链接: Sun X, Mao Y, Yu Z, et al. A Biomimetic" Salting Out-Alignment-Locking" Tactic to Design Strong and Tough Hydrogel[J]. Advanced Materials (Deerfield Beach, Fla.), 2024: e2400084-e2400084.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202400084

图文转载自【中国聚合物网】:http://www.polymer.cn/