近日,我校材料与纺织工程学院李海东教授发表“高强自修复纳米复合水凝胶”领域最新研究进展的综述论文,相关成果以《高强自修复纳米复合水凝胶用于形状渐变与软物质执行器的最新进展》 (Recent advances in tough and self-healing nanocomposite hydrogels for shape morphing and soft actuators) 为题,于2019年12月18日在线发表于国际著名高分子领域期刊《欧洲聚合物期刊》 (European Polymer Journal),该论文第一作者为我校程凤梅博士,李海东教授为论文通讯作者。
高强度、可拉伸、自修复纳米复合水凝胶在生物医药、生命科学等领域有着重要的应用。本论文回顾了高强度、可拉伸、自修复纳米复合水凝胶近些年的研究进展,并对其未来前景与潜在应用进行了展望与评述。
二氧化硅微球、粘土纳米棒、纳米管、纳米片、石墨烯及其衍生物作为纳米颗粒通过物理吸附或化学共价键的方式被引入到聚合物链中形成三维网络结构。聚合物链与纳米颗粒之间可逆的键合与分离不仅赋予了水凝胶网络良好的可拉伸性与高强度,并且使水凝胶具备了对缺陷进行自修复的能力。此外,利用小分子表面活性剂与嵌段共聚物形成的软物质胶束可作为交联剂与能量耗散中心引入到水凝胶网络中。胶束核内部的疏水作用对于提高水凝胶的力学性能起到重要的作用。超分子作用、金属离子配位、氢键等非共价键同样可以用来提高水凝胶网络的力学性能以及其他功能性。最后,作者分析与评价了多重响应性纳米复合水凝胶作为形状渐变材料与软物质执行器的应用实例。
Fig.1. (a) Cofacial nanosheet alignment in aqueous colloidal dispersions subjected to a strong magnetic field and the synthesis of optically anisotropic hydrogels; (b) the anisotropic thermoresponsive swelling/deswelling of hydrogels; (c) the fabrication of L-shaped anisotropic hydrogel device that uni-directionally moves under cyclic heating and cooling in water.
(论文DOI:10.1016/j.eurpolymj.2019.109448)