《ChemRxiv》:厉害了!肉眼可见的水凝胶微相分离

发布网友发布时间：2024-09-17 02:12

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热心网友时间：2024-09-29 17:04

在学术界和实践中，开发具有高强度、柔韧性和抗裂性的水凝胶具有重要意义。传统方法如双网络、滑环、纳米复合、拓扑和离子交联水凝胶虽然能提供一定程度的强度，但强化机制的理解仍需深化。近日，一项突破性研究在《ChemRxiv》上发布，香港科技大学唐本忠院士和Jacky W. Y. Lam等人通过聚(N-异丙基丙烯酰胺)和聚(N, N-二甲基丙烯酰胺)，并引入聚集诱导发射的荧光剂AIEgen，成功制备出了一种温敏性、视觉可见的水凝胶。这种新型水凝胶通过荧光指示其亲水-疏水转化和微相分离，从而揭示了形态力学原理，为理解和增强水凝胶的机械性能提供了新的视角。

研究团队利用AIEgens TVPA，其结构具有分子转子、D-A结构和离子特性，能在不同环境下显著增强荧光。在水凝胶中，TVPA随温度变化展现出可逆的荧光变化，直观显示了PNIPAM的线团-球构象转变。通过荧光显微镜观察，微相分离的形貌变化与水凝胶的热响应和性能增强紧密相关。

作者通过实验测试，发现当水凝胶温度升高时，弹性模量显著增加，这与微相分离的形成和发展相一致。PNIPAM的氢键变化导致其从亲水到疏水的转变，增强了水凝胶的非共价键，从而显著提高了其机械性能。特别是当PNIPAM与PDMA的比例优化时，水凝胶的抗裂性和整体完整性得以增强，这对于材料工程和实际应用具有重大价值。

这项研究不仅展示了AIEgen在可视化水凝胶相变中的重要作用，还提出了形态力学的概念，为理解和设计新型高强度水凝胶和仿生材料提供了新的思路。通过关注微相分离和非共价键的作用，研究人员能够控制材料的性能，使之在温度变化时展现出优异的响应性。这一成果为材料科学和生物医学研究领域带来了新的探索方向。