隨著電子和離子傳感器、智能可穿戴系統、軟機器人、生物載藥、傷口愈合等前沿領域的快速發展，開發超拉伸、抗撕裂、抗疲勞、堅韌的水凝膠已成為迫切需求。由于缺乏有效的能量耗散機制，水凝膠較差的力學性能極大限制了其實際應用。近年來，雙網絡（DN）、納米復合材料、多重化學交聯等能量耗散機制的引入可以有效提高水凝膠的拉伸強度和斷裂韌性，其中共價化學交聯是防止聚合物段解纏的關鍵。但是，這些策略都不能突破共價化學交聯網絡在應力集中時的災難性裂紋擴展。因此，在水凝膠應用于設備和機器之前，其在長期載荷循環下的機械穩定性、裂紋擴展的敏感性和疲勞抗力仍然需要得到很大的提高。
日前，蘇州大學嚴鋒教授提出了一種通用策略，用于開發具有前所未有的各向同性裂紋擴展阻力的水凝膠，該策略僅依賴于可變形聚合物微球中聚合物鏈（聚丙烯酰胺（PAAM）或聚-（1-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸）（PAMPS））的相互穿透糾纏。微球中可變形的互穿網絡使水凝膠在任意載荷方向由各向同性瞬間轉變為各向異性，有效緩解裂紋尖端的應力集中，耗散能量，消除缺口敏感性。最佳各向同性水凝膠的極限應變為5300%，韌性為18.9 MJ m-3，斷裂能為157 kJ m-2，疲勞閾值為4.2 kJ m-2。此外，通過更換溶劑可以簡單地調節水凝膠的機械強度。基于多種可變形微球和基質聚合物，該策略可以擴展到制備其他具有超強抗撕裂和抗疲勞性能的各向同性水凝膠。該工作以“Tough Hydrogels with Isotropic and Unprecedented Crack Propagation Resistance”發表在《Advanced Functional Materials》。
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