Angew. Chem. :多孔阳离子聚合物调控的低滞后和高韧性水凝胶

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高分子材料的使用寿命和使用范围很大程度上取决于它们在长期载荷下的弹性和机械稳定性。链段在负载下的滑移导致水凝胶的显著滞后,限制了其可重复性和机械稳定性。对于水凝胶来说,要达到比橡胶更理想的弹性是一个巨大的挑战,尤其是在发生大变形的情况下。


近日,苏州大学严锋教授团队通过调控多孔阳离子聚合物(PCP)与可调节的反阴离子的可控相互作用,包括PCP框架/聚合物段(聚丙烯酰胺,PAAm)和反阴离子/PAAm的可逆键合,开发了低滞后和高韧性的水凝胶。这种策略减少了链段在载荷下的滑移,使PCP基水凝胶(PCP-gel)在大变形(应变比为40时,迟滞率为7%)下具有良好的弹性。此外,PCP-gel表现出大应变(13000%)、显著增强韧性(68 MJ m-3)、高断裂能(43.1 kJ m-2)和抗疲劳性能。这些弹性水凝胶具有独特的性能,在柔性传感器领域具有广阔的应用前景。



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PCP和聚合物链之间的相互作用可以由可调节的反负离子调节。PCP(Cl)-gel, PCP(TFSI)-gel和PCP(Zn)-gel的韧性分别提高到21 MJ m-3,36 MJ m-3和68 MJ m-3。PCP作为物理交联剂,提供了丰富的活性位点,有效地固定了聚合物链段,从而防止了载荷下的能量耗散,获得了良好的弹性。PCP-gel在大变形(拉伸比为40)下表现出良好的弹性(7%的迟滞)。即使在100次循环后,PCP-gel让具有良好的回弹性。

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低迟滞和高弹性的特性赋予水凝胶良好的机械稳定性。因此,PCP-gel在运动监测等领域具有广阔的应用前景。

文信息

Low-Hysteresis and High-Toughness Hydrogels Regulated by Porous Cationic Polymers: the Effect of Counteranions

Jiaofeng Xiong, Xiaowei Wang, Lingling Li, Qingning Li, Sijie Zheng, Ziyang Liu, Weizheng Li* and Feng Yan*

第一作者为苏州大学硕士研究生熊姣凤,通讯作者为苏州大学博士后李维政和严锋教授。


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202316375

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