安徽大学叶丽娜：极其坚韧和离子导电的天然聚合物双网络水凝胶

水凝胶广泛应用于药物输送、组织再生、软机器人和柔性智能电子设备等领域，但其应用往往受到不令人满意的力学行为的限制。在各种改进策略中，来自合成聚合物的双网络 (DN) 水凝胶表现出令人印象深刻的机械性能，但来自天然聚合物的双网络 (DN) 水凝胶通常较差。

图1 前体凝胶、DN-Sul凝胶和DN-Sul-Na凝胶的制备示意图。

最近，安徽大学叶丽娜博士/中国科学技术大学梁海弋教授团队通过简单地将原始结冷胶/明胶复合水凝胶浸泡在 Na2SO4和(NH4)2SO4的混合溶液中，制备了一种完全由具有显着机械性能和导电性的天然聚合物组成的新型 DN 水凝胶。这种水凝胶结合了可调杨氏模量（0.08 至 42.6 MPa）、断裂应力（0.05 至 7.5 MPa）、断裂拉伸（1.4 至 7.1）、高断裂韧性（高达 27.7 kJ m-2）和高离子电导率（高达在 f = 1 kHz 时为 11.4 S m-1）。 DN 凝胶力学性能的改善归因于明胶网络中 SO2-4 引入的链缠结交联点和结冷胶网络中 Na+ 引入的静电相互作用交联点。DN 凝胶的高离子电导率归因于 DN 凝胶在高浓度盐溶液中的浸润。开发的结冷胶/明胶 DN 水凝胶探索了一条新途径，以加强基于天然聚合物的 DN 水凝胶，并在生物医学工程和柔性电子设备中的潜在应用。

图 2 a) 将前体凝胶浸入 (NH4)2SO4 溶液和 (NH4)2SO4 /Na2SO4 溶液中以获得 DN-Sul 凝胶和 DN-Sul-Na 凝胶的照片。b)DN-Sul-Na 水凝胶的哑铃形样品，拉伸载荷为 20 N。c)将带有缺口的 DN-Sul-Na 水凝胶拉伸至 λ=2.0。d)体积变化、e)拉伸曲线和 f)计算的前体凝胶、DN-Sul 凝胶和 DN-Sul-Na 凝胶的弹性模量和断裂韧性。

相关综述论文以题为Extremely Tough and Ionic Conductive Natural-polymer-Based Double Network Hydrogel发表在《Journal of Materials Chemistry B》上。

参考文献：

doi.org/10.1039/D1TB01458G