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化學所強韌水凝膠材料研究獲進展
2021年01月04日 15:04:51
來源：化學研究所 點擊量：3443
水凝膠類似于生物軟組織，具有獨特的微環(huán)境(高含水量和通透性)和自適應的特點，在藥物緩釋、傷口敷料、組織工程及柔性電子器件等領域展現(xiàn)出應用潛力。然而，傳統(tǒng)水凝膠的力學性能和抗溶脹能力通常較差，導致其實際應用受限。
【化工儀器網(wǎng) 科技前沿】水凝膠類似于生物軟組織，具有獨特的微環(huán)境(高含水量和通透性)和自適應的特點，在藥物緩釋、傷口敷料、組織工程及柔性電子器件等領域展現(xiàn)出應用潛力。然而，傳統(tǒng)水凝膠的力學性能和抗溶脹能力通常較差，導致其實際應用受限。
中國科學院化學研究所高分子物理與化學實驗室邱東課題組近年來致力于強韌水凝膠的開發(fā)與功能化研究，取得系列進展。研究首次提出“連體網(wǎng)絡”增強策略，通過將兩個或多個網(wǎng)絡連接耦合及協(xié)同作用，大幅度提升了水凝膠的力學性能(Science Advances)；實現(xiàn)了水凝膠的多種功能化，開發(fā)出黏附型水凝膠(Chinese Chemical Letters)、耐鹽性水凝膠(Polymer)、表面具有褶皺結(jié)構(gòu)的仿生水凝膠(Chemical Communications)。
近日，邱東課題組和喬燕課題組合作，從調(diào)控高分子鏈間相互作用的角度出發(fā)，提出了通過溶劑置換調(diào)節(jié)非共價相互作用的時域表達以優(yōu)化高分子交聯(lián)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的策略，并用于制備抗溶脹強韌水凝膠(exogels)。該策略的原理是：在良溶劑中，高分子鏈內(nèi)/間非共價相互作用被抑制，有助于高分子鏈保持伸展的構(gòu)象和均一貫穿的分布；置換為不良溶劑后，高分子鏈間非共價相互作用得以教大化恢復，從而提高交聯(lián)點密度和均勻性。利用二甲基亞砜(DMSO)-水溶劑對，通過時域調(diào)控氫鍵制備了聚乙烯醇(PVA)exogels，其力學性能和抗溶脹性能均顯著優(yōu)于經(jīng)典冷凍-解凍法制備的水凝膠(PVA cryogels)。同時，以水為終端溶劑驅(qū)動的溶液-凝膠轉(zhuǎn)變賦予PVA exogels良好的水下粘接能力。
相關研究成果發(fā)表在Advanced Materials上，并被選為Back Cover。化學所研究員邱東、喬燕為論文通訊作者，博士徐禮桔為論文第一作者。研究工作得到國家自然科學基金委員會和中科院的支持。
化學所構(gòu)筑強韌水凝膠材料研究獲進展
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