《Soft Matter》钱劲/吴子良：多响应 PNIPAM-PEGDA 水凝胶复合材料

水凝胶由于对环境刺激的敏感性而被广泛用于软机器人和柔性传感器等应用中。开发多响应水凝胶结构的需求很高。最近，浙江大学科研团队采用 3D 打印技术制造了 PNIPAM-PEGDA 水凝胶双层，它可以通过控制温度、溶剂混合物和磁场来改变形状。

示意图1 打印油墨的制备过程

PNIPAM 凝胶是一种典型的热响应凝胶，表现为随着温度升高溶胀率降低。同时，PNIPAM凝胶在乙醇-水混合物中也表现出共溶作用，与纯溶剂相比，混合物的溶胀比更小。相比之下，PEGDA 凝胶的溶胀率对温度和溶剂组成的变化都不敏感。因此，PNIPAM-PEGDA 的双层结构可以随着温度和溶剂组成的变化向不同的方向和角度弯曲。最后，Fe3O4 纳米粒子被结合到 PEGDA 凝胶的基质中，使整个结构具有响应外部磁场的变形和运动。

图 1 具有不同卡波姆浓度的 (a) PNIPAM 油墨和 (b) PEGDA-Fe3O4 油墨的应变相关储能和损耗模量，(c) PNIPAM 和 PEGDA-Fe3O4 纤维的应力-应变曲线，(d) 使用 260 µm 喷嘴 (PNIPAM) 3D 打印多层晶格结构，(e) PNIPAM（透明结构）和 PEGDA-Fe3O4（黑色结构）的放大打印结构，（f）PNIPAM-PEGDA 结构的可逆体积变化以响应温度。

图 5 (a) 水凝胶响应外加磁场；(b) 磁场（440 mT）下的形状变化

相关论文以题为Multi-responsive PNIPAM-PEGDA hydrogel composite发表在《Soft Matter》上。通讯作者是浙江大学钱劲教授、和肖锐研究员。共同作者是浙江大学吴子良教授等人。

参考文献：

doi.org/10.1039/D1SM01178B