华南理工大教：具有静态 H 键的坚固水凝胶：布局同量性和机器功能

近来开辟的坚固和自修复水凝胶含有大量物理键，已在生物工程和软电子范畴得到遍及应用。因为庞大的物理相互作用和构造，这些水凝胶通常体现出布局异质性，这猛烈影响了它们的机器性能。利用具有动态氢键（H-键）的聚（N，N-二甲基丙烯酰胺-共聚-甲基丙烯酸）水凝胶（P（DMAA-co-MAAc））作为模子体系，在该研究中举行告终构表征利用小角度 X 射线散射 (SAXS) 和小角度中子散射 (SANS) 阐发，同时探究布局对机器性能的影响。

通过体系地调解聚合物构成，包罗单体分数和化学交联密度，观看到两个具有差别机器性能的差别水凝胶地区：膨胀地区和紧缩地区。前者在机器上很弱，尔后者体现出倔强的举动。两种范例的水凝胶都具有高度异质性，这是因为纳米级空间聚合物浓度在~100 nm 标准上颠簸造成的。联合利用SANS的比拟度改变，探究告终构参数，包罗麋集和希罕地区的聚合物体积分数，空间中所占的体积分数，以及长程和短程异质布局的均匀相干长度，利用基于由麋集和希罕交联地区构成的两相体系的缩放模子。利用原位 SAXS，细致到坚固和紧缩的水凝胶的微观变形追随仿射变形，而在膨胀的水凝胶中观看到明显的非仿射变形，这大概导致这些质料的差别机器性能。

表示图 1. 由氢键相互作用形成的 P(DMAA-co-MAAc) 水凝胶表示图。

图 1. DMAA 单体分数 (f) 和化学交联密度 (x) 对水凝胶 f-x 物理性子的影响

表示图 2. 表现通过随机共聚形成的水凝胶的异质布局的图示。

图 5. 紧缩水凝胶 0.14-0.2% 的拉伸诱导布局演化。

相干论文以题为Tough Hydrogels with Dynamic H-Bonds: Structural Heterogeneities and Mechanical Performances颁发在《Macromolecules》上。通讯作者是华南理工大学孙桃林传授。

参考文献：

doi.org/10.1021/acs.macromol.1c01064