在國家自然科學(xué)基金委和中國科學(xué)院的支持下,化學(xué)所高分子物理與化學(xué)實驗室邱東研究員課題組近年來致力于強(qiáng)韌水凝膠的開發(fā)與功能化研究,取得了系列進(jìn)展。他們首次提出了“連體網(wǎng)絡(luò)”增強(qiáng)策略,通過將兩個或多個網(wǎng)絡(luò)連接耦合并且協(xié)同作用,大幅度提升了水凝膠的力學(xué)性能(Sci. Adv. 2019, 5, eaau3442);同時,還實現(xiàn)了水凝膠的多種功能化,開發(fā)了黏附型水凝膠(Chin. Chem. Lett. 2020, 31, 821-825)、耐鹽性水凝膠(Polymer 2020, 186, 122080)、表面具有褶皺結(jié)構(gòu)的仿生水凝膠(Chem. Commun. 2020, 56, 13587-13590)。
最近,邱東課題組和喬燕課題組合作,從調(diào)控高分子鏈間相互作用的角度出發(fā),聯(lián)合提出了通過溶劑置換調(diào)節(jié)非共價相互作用的時域表達(dá)以優(yōu)化高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的策略,并成功用于制備抗溶脹強(qiáng)韌水凝膠(exogels)。該策略的原理是:在良溶劑中,高分子鏈內(nèi)/間非共價相互作用被抑制,有助于高分子鏈保持伸展的構(gòu)象和均一貫穿的分布;置換為不良溶劑后,高分子鏈間非共價相互作用得以最大化恢復(fù),從而提高交聯(lián)點密度和均勻性。利用二甲基亞砜(DMSO)-水溶劑對,通過時域調(diào)控氫鍵制備了聚乙烯醇(PVA)exogels,其力學(xué)性能和抗溶脹性能均顯著優(yōu)于經(jīng)典冷凍-解凍法制備的水凝膠(PVA cryogels)。同時,以水為終端溶劑驅(qū)動的溶液-凝膠轉(zhuǎn)變賦予PVA exogels良好的水下粘接能力。相關(guān)研究成果發(fā)表在近期的Advanced Materials雜志上(DOI: 10.1002/adma.202004579),并選為當(dāng)期的Back Cover。通訊作者是邱東研究員和喬燕研究員,第一作者是徐禮桔博士。
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