AM：各向异性抗疲劳水凝胶

兔兔

2021-06-11

通过利用多长度尺度上的固有结构，大自然用有限的材料建造了生物材料，与人工材料相比，它具有无与伦比的机械性能。相比之下，合成材料的设计绝大部分集中在开发新化合物上，无法复制天然材料的机械性能，比如抗疲劳性能。有鉴于此，南方科技大学刘吉副教授等人报道了一种简单而通用的设计方法，可以将传统水凝胶的疲劳阈值提高100倍以上。

本文要点：

1）通过两步过程改进了水凝胶，包括通过冰模板冷冻铸造过程在水凝胶材料内形成优先排列的微/纳米结构，然后进行热退火。这些水凝胶在抗裂纹扩展方面具有非凡的抗疲劳性能，其关键在于分层排列结构和明确结晶域的协同整合作用。

2）该策略被证明普遍适用于各种水凝胶材料，包括多糖（即海藻酸盐、纤维素）、蛋白质（即明胶）、合成聚合物（即聚乙烯醇）以及相应的聚合物复合材料。与大多数合成软材料相比，这些抗疲劳水凝胶具有创纪录的高疲劳阈值，使其成为低成本、高性能和耐用的软材料替代品，用于机器人、人造肌肉等环境。

Xiangyu Liang et al. Anisotropically Fatigue-Resistant Hydrogels. Adv. Mater. 2021, 2102011.

DOI: 10.1002/adma.202102011.

https://doi.org/10.1002/adma.202102011