专栏名称: 高分子凝胶与网络
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湖南大学王建锋Nature子刊——实现高水含量、高强度水凝胶的新策略:晶核控制

高分子凝胶与网络  · 公众号  · 科技自媒体  · 2024-10-18 14:38
    

主要观点总结

文章介绍了水凝胶材料在高含水量、柔韧性和可调控性方面的广泛应用,但同时也面临着机械性能提升与水含量平衡的挑战。传统方法往往以削弱机械性能为代价保持高含水量,而湖南大学王建锋教授研究团队提出了一种全新的晶核控制策略,实现了同时具备高强度和高水含量的水凝胶材料。该策略通过去质子化-络合-再质子化过程精准控制晶核生成和分布,避免了传统方法的缺点。

关键观点总结

关键观点1: 水凝胶材料的应用与挑战

水凝胶材料因其高含水量、柔韧性和可调控性而受到广泛关注,但在机械性能提升与水含量平衡方面面临挑战。

关键观点2: 晶核控制策略

湖南大学王建锋教授研究团队提出了一种全新的晶核控制策略,通过去质子化-络合-再质子化过程精准控制水凝胶中晶核的生成和分布。

关键观点3: 研究亮点

该研究成功在80%水含量的前提下,达到了7.4 MPa的拉伸强度和12.4 kJ/m²的断裂韧性。该方法不仅适用于PVA,还可以推广到其他聚合物体系。研究提供了适用性与可扩展性的优点。


文章预览

水凝胶材料凭借其高含水量、柔韧性和可调控性在众多应用领域中引起广泛关注的同时,也面临着诸多挑战,特别是机械性能的提升与水含量之间的平衡问题。传统的高含水量水凝胶往往表现出良好的柔韧性,但往往以机械性能的削弱为代价,大量的水分削弱了聚合物网络间的相互作用,导致水凝胶在受到外力时易发生形变甚至破坏,无法承受大负载或反复的机械冲击。 如何在保持高水含量的同时,增强水凝胶的强度和韧性,成为该领域亟需解决的关键难题。 为此,科研工作者们尝试通过增加水凝胶的交联密度或引入无机纳米粒子等手段来增强材料的机械强度,但这些方法常常不可避免地伴随着材料的水含量减少,失去了水凝胶的柔性与高含水特性。因此,如何在不损失水凝胶的高含水量的前提下,提升其机械强度和耐久性,成为水凝胶领域亟 ………………………………

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