化学与化工学院武培怡/侯磊团队在高强韧和自适应聚合物材料领域取得新进展

近日，化学与化工学院武培怡教授和侯磊副研究员团队在国际知名期刊《先进材料》（Advanced Materials）上发表了题为《水和空气中均具有极高强度和韧性的“两栖”聚合物材料》（Amphibious Polymer Materials with High Strength and Superb Toughness in Various Aquatic and Atmospheric Environments）的研究论文。本文第一作者为化学与化工学院2020级硕士研究生万洪博，武培怡教授和侯磊副研究员为论文共同的通讯作者，东华大学为第一通讯单位。

水凝胶由于其优异的适应性和柔韧性，在组织工程、软机器人、可穿戴电子等领域具有巨大的应用前景。而传统水凝胶机械强度较弱，严重限制了水凝胶作为承载材料的应用。近年来，研究人员开发了多种策略以获得高强韧水凝胶，但这类水凝胶往往面临着复杂水环境中力学稳定性较差的问题。此外，水凝胶在空气环境中长期使用，不可避免地存在脱水问题，导致材料变脆而无法继续使用。因而，开发高强韧且能适应复杂环境的水凝胶材料目前仍存在较大挑战。

近日，化学与化工学院武培怡教授和侯磊副研究员团基于多级相结构调控开发了一种在复杂水环境和空气中均具有极高强度和韧性的“两栖”聚合物材料。结合单体诱导的微相分离和热退火引起的结晶优化，聚合物材料内部形成了兼有微相分离和纳米晶区的多级结构，在水中浸泡达到平衡后，得到的水凝胶拉伸断裂应力高达34.8 MPa，断裂韧性高达214.2 MJ m-3，且在酸性、碱性和高浓盐水溶液中表现出优异的力学稳定性。此外，水凝胶在空气中自然脱水可转变为超强韧塑料，拉伸断裂应力达65.4 MPa，断裂韧性高达430.9 MJ m-3。

该研究工作得到了国家自然科学基金委、国家先进印染技术创新中心等经费资助。

全文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202307290