阿尔托大学张航《Adv. Mater.》具有纤维状连接双网络的增韧水凝胶

主要观点总结

本文介绍了利用纤维连接双网络（fc-DN）策略增韧水凝胶的研究。文章重点阐述了通过制备AcAG/PAAm fc-DN水凝胶，实现水凝胶的高强度和高韧性。研究团队利用丙烯酸酯改性琼脂糖（AcAG）纤维作为大分子交联剂，通过调节水凝胶组分的浓度，实现了对水凝胶力学性能的可调节性。该水凝胶具有低的塑性变形和高的韧性，展现出优异的抗穿刺和抗冲击性能，在软器件中作为承重组件具有潜在应用价值。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

天然生物组织因其优异的力学性能在生物系统中作为理想的负载部件。常规水凝胶由于其软、弱、易碎的特性，限制了其在高负荷耐受性应用中的使用。

关键观点2: 研究亮点

本研究提出了一种利用纤维连接双网络（fc-DN）策略增韧水凝胶的新方法。通过制备AcAG/PAAm fc-DN水凝胶，实现了显著增强的机械性能，包括高的极限拉伸强度、韧性和低的残余应变。

关键观点3: 研究过程

研究团队首先通过丙烯酸酯改性琼脂糖（AcAG）纤维作为大分子交联剂，利用丙烯酰胺为单体合成了一种互连双网络水凝胶（fc-DN）。通过调节水凝胶组分的浓度，可以实现对fc-DN水凝胶力学性能的可调节性。此外，该水凝胶展现出优异的抗穿刺和抗冲击性能。

关键观点4: 研究结果

研究结果证明了fc-DN水凝胶具有更高的断裂韧性、更高的压缩强度和更低的残余应变。通过SAXS分析，发现fc-DN拉伸过程中琼脂糖纤维沿应变方向进行取向，且取向度更高。这种取向和共价键的应力传递机制使得水凝胶具有更高的断裂应变和强度。

关键观点5: 研究应用

该研究为水凝胶在软机器人或生物电子应用等领域提供了潜在的承重部件应用前景。

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