蘭州化物所可調(diào)控水凝膠研究獲新進(jìn)展

近日，中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所潤(rùn)滑材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室受自然界中廣泛存在的圖案化異質(zhì)結(jié)構(gòu)（如昆蟲(chóng)翅膀和植物葉脈等）啟發(fā)，發(fā)展了一種圖案化水凝膠（CSN水凝膠）方案實(shí)現(xiàn)了其多屬性、寬范圍的力學(xué)性能調(diào)控。

具有濕軟特性的水凝膠在仿生潤(rùn)滑、觸覺(jué)感知、生物傳感和柔性電子等領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注，但其性能調(diào)控大多具有“配方依賴(lài)”性。據(jù)介紹，中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所研究人員以光固化聚（N-丙烯酰甘氨酰胺）水凝膠作為軟基質(zhì)，通過(guò)先浸泡N-丙烯?；被迩膀?qū)體溶液再以選區(qū)曝光構(gòu)建圖案化硬骨架，然后經(jīng)后續(xù)水平衡過(guò)程中的相轉(zhuǎn)化誘導(dǎo)氫鍵重構(gòu)實(shí)現(xiàn)軟基質(zhì)和硬骨架的無(wú)縫互鎖，發(fā)展了具有局部互穿網(wǎng)絡(luò)的圖案化硬骨架強(qiáng)化水凝膠。

該方法制備的CSN水凝膠能夠在軟基質(zhì)凝膠基礎(chǔ)上，通過(guò)圖案化設(shè)計(jì)（包括圖案形狀、圖案參數(shù)、圖案化比例等）實(shí)現(xiàn)了其機(jī)械性能的增強(qiáng)和調(diào)控。研究人員通過(guò)對(duì)預(yù)制缺陷下的裂紋擴(kuò)展行為實(shí)驗(yàn)、循環(huán)拉伸實(shí)驗(yàn)、穿刺實(shí)驗(yàn)和落球?qū)嶒?yàn)對(duì)所制備的圖案化CSN水凝膠的力學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究，結(jié)果表明，其韌性可調(diào)控，并展現(xiàn)出優(yōu)異的預(yù)制缺陷擴(kuò)展和形變不敏感以及抗沖擊等特性，為適應(yīng)不同應(yīng)用需求及其應(yīng)用過(guò)程中的自適應(yīng)性提供了有效的解決方案。

蘭州日?qǐng)?bào)社全媒體記者 華 靜

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