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AM:可调的海绵状分层多孔水凝胶,同时具有增强的扩散性和力学性能

兔兔
2021-04-08


交联聚合物和凝胶在软机器人、太阳能蒸汽发电、能量储存、药物输送、催化和生物传感方面都很重要。然而,它们引人注目的质量输运和体积变化能力受到扩散的限制,需要小型化以避免响应迟缓。改善水凝胶扩散的典型方法是通过增加孔隙度来牺牲力学性能,或者通过定向限制孔隙来限制总体积流量。尽管付出了巨大的努力,但同时增强水凝胶的扩散和力学性能仍然是一个长期存在的挑战,阻碍了水凝胶更广泛的实际应用。有鉴于此,加州大学洛杉矶分校Ximin He等人开发了一种适用于各种材料的通用、简便、快速的光聚合技术来克服这种溶胀-力学性能的折衷。

 

本文要点:

1共溶性光聚合技术是一种通用的、可调的、可扩展的、一锅兼容技术,可用于合成分层结构的开放孔水凝胶,这种水凝胶同时具有增强溶胀性和力学性能。将PNIPAM作为一种典型材料进行了系统地研究,其溶胀率和杨氏模量提高了两倍,而消溶胀率提高了六倍。

2孔结构不仅可以通过控制溶剂组成来调节,还可以通过控制反应温度来调节。通过这种方法合成的PNIPAM水凝胶具有在空气中应用的潜力,因为水的传输速度非常快。

3该方法与3D打印技术兼容,并已推广到其他聚合物体系。通过将技术扩展到聚(N-叔丁基丙烯酰胺-共聚丙烯酰胺)和聚丙烯酰胺水凝胶、非温度响应性聚合物体系,证明了该方法的通用性,并验证了当前的假设,即共溶性是竞争性吸附驱动的一般现象。

尽管同时增强扩散和力学性能有利于多孔材料,但要将该技术推广到化学结构与PNIPAM显著不同的更理想的聚合物体系,仍然存在重大挑战。

Yousif Alsaid et al. Tunable Sponge-Like Hierarchically Porous Hydrogels with Simultaneously Enhanced Diffusivity and Mechanical Properties. Adv. Mater. 2021, 2008235.

DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202008235.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202008235




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