纳米人

Nature Chemistry：多功能水凝胶材料合成

纳米技术

2020-05-10

牛津大学David J. Lunn，Hagan Bayley等通过单个或互穿聚合物制备了对多种外部刺激有反应的水凝胶材料，通过油包水结构的液滴实现了对不同的响应材料形成连续水凝胶材料。作者在该方法中通过将不同凝胶液滴进行人工排列，随后通过光聚合方法实现生成复杂结构的凝胶。通过加入不同响应作用的液滴，从而生成了规则排列的连续凝胶，组成了正交响应作用的聚合物。华盛顿大学Jonathan C. Barnes等对本工作进行评述，并在Nature Chemistry上刊发了本工作的新闻报道。

本文要点：

（1）在之前的工作中，牛津大学David J. Lunn，Hagan Bayley等实现了具有传感器应用前景、组织结构的2维、3维液滴网络，通过将液滴引入到含脂质的油体系中，通过在界面上形成单层油脂薄膜实现了对油包水液滴的稳定作用，在防止了多个油包水液滴的聚合后，单个液滴在界面上相互接触，并形成稳定的油脂双层膜，随后形成了水凝胶网络结构。当网络中的液滴具有多种性质，水凝胶展现出各种功能性。在本工作中，Lunn, Bayley等在之前的工作基础上实现了更进一步，将溶液相的液滴转变为多功能水凝胶，并且对多种外部刺激展现了很好的响应。

（2）合成方法。将N-异丙基丙烯酰胺（NIPAm）、N，N'-亚甲基双（丙烯酰胺）（MBA）、α-酮戊二酸形成油脂包裹的液滴，随后通过365 nm UV光激发两种前体分别聚合，并实现了将双层油脂破坏，并生成连续聚合物网络。在聚合反应后，产物在溶液中形成了单一结构的连续水凝胶材料。通过该方法能够将其他材料组装到水凝胶中。比如通过将对热敏感的Au和Ni纳米粒子组装到交联水凝胶中，在Au组装到水凝胶中实现了对热的响应，在Ni组装到水凝胶中实现了对磁场的响应。随后，作者对多种组成的水凝胶进行合成，合成了一种不对称的水凝胶传感器材料，在35 ℃~60 ℃中实现了控制形貌。