奥斯瓦尔德熟化(Ostwald ripening, OR)是由Wilhelm Ostwald于1897年首次提出的一种分子从亚稳态晶体(即具有高比表面积的纤维晶体)到稳态晶体的转化过程。OR通常发生在溶液中，并用于调控溶液中微观粒子行为而不是材料的宏观特性。水凝胶(hydrogel)是一种既具有宏观的固体特征、又具有液体基质的三维聚合物网络。OR过程是否能在水凝胶中发生？其过程如何？对水凝胶本身的性能会产生什么样的影响？这些，都是未知的。

为了解答这些问题，近日，电子科技大学的崔家喜教授团队，在聚丙烯酰胺(PAM)和醋酸钠(NaAc)构建的水凝胶中，详细回答了这些问题。他们通过加热冷却的方式让NaAc在水凝胶中处于过饱和状态，然后通过力学刺激或引入晶种诱导NaAc结晶形成亚稳态纤维晶体网络，并仔细研究了纤维晶体的形成机制、OR过程，以及晶体形貌对水凝胶力学性能的影响。在此基础上，设计了一种具有时间效应的新型晶体水凝胶。

在力学刺激或引入晶种诱导下，由于纤维尖端方向上的动能耗散明显低于其他方向，因此NaAc纤维晶体沿着尖端快速生长并扩散为扇形簇状的亚稳态NaAc纤维晶体网络。然而，在亚稳态NaAc纤维晶体的生长过程中，无处不在的交联聚合物会阻碍其生长。主要表现在生长过程中，由于聚合物在晶体表面的积累且形成台阶所需的能量通常较低，NaAc分子会随机地沉积在生长的母纤维表面，形成错配成核，诱导子晶体纤维的生长(图2b)。当超过一个子晶体纤维从母体纤维中生长出来时，就会产生分支。在只有形成一个子晶体的纤维时，该聚合物沉降聚集区域则被认为是断裂点。OR过程则是从聚合物积聚的位点(分支点或断裂点)开始的。

亚稳态NaAc纤维晶体网络的形成可以显著地使晶体水凝胶硬化，达到较高的模量和表面黏附强度。该晶体水凝胶还可通过亚稳态NaAc纤维状晶体在水凝胶界面间的生长来实现样品间的黏附，或者应用于固定临时形状。伴随着OR过程亚稳态纤维晶体转化成稳态块状晶体，晶体水凝胶的刚度降低179倍，界面黏附强度降低20倍，实现材料力学性能的动态自我演化。

由于亚稳态NaAc纤维晶体网络可以用于编辑水凝胶的临时形状，因此，可利用OR过程设计一种预编程机制。这一有趣的时间效应可以通过调控聚合物浓度和醋酸钠的浓度来精确调控和触发材料的黏附依赖时间和形状自恢复行为，为开发新型的形状记忆材料和创新的定时粘合剂提供了新策略。

在该项工作中，崔家喜教授团队将NaAc结晶和OR过程相结合作为一种新型的可逆开关机制，设计了一种可循环可编辑的具有时间效应的晶体水凝胶，为先进瞬态软材料的发展提供了一种新的思路。