軟材料由于其在生物醫(yī)用、電子皮膚、柔性機(jī)器人等現(xiàn)代科技領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用價(jià)值被廣泛關(guān)注。水凝膠作為軟材料的一種具有高含水量、化學(xué)生物分子透過性、生物相容性以及可生物降解性等優(yōu)點(diǎn)；彈性體則具有優(yōu)異的機(jī)械性能以及在各種環(huán)境下表現(xiàn)穩(wěn)定的性質(zhì)。由于水凝膠與彈性體具有優(yōu)勢互補(bǔ)的特點(diǎn)，所以設(shè)計(jì)一種同時(shí)具有水凝膠與彈性體優(yōu)勢的材料將極大的拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。一系列的水凝膠彈性體復(fù)合物通過界面結(jié)合的方式連接在一起，但存在界面結(jié)合力弱，質(zhì)地不均一等缺點(diǎn)。通過簡單的制備方法得到一種均質(zhì)的水凝膠彈性體功能復(fù)合材料仍然是一大挑戰(zhàn)。
受到自然界水蛭的啟發(fā)，中科院成都生物研究所李幫經(jīng)研究員團(tuán)隊(duì)與四川大學(xué)張晟教授、西南交大黃帥副教授合作，報(bào)道了一種制備均質(zhì)水凝膠-彈性體復(fù)合材料的方法。文章選用了商品化的兩親性普朗尼克三嵌段（PEO-PPO-PEO）并在兩端修飾雙鍵，由于普朗尼克在水中能夠通過疏水作用力自組裝形成膠束，可作為交聯(lián)點(diǎn)與具有疏水特性和低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的丙烯酸-2-甲氧基乙酯（MEA）進(jìn)行聚合，由于兩親性普朗尼克的增溶作用，最后得到一系列質(zhì)地均一的水凝膠-彈性體復(fù)合物。這一類凝膠溶脹率約為210%并且具有良好的保水性，在溶脹狀態(tài)下壓縮測試在85%的應(yīng)變下，應(yīng)力達(dá)到1.6兆帕，并且具有良好的回復(fù)性。干燥后的凝膠具有更強(qiáng)的機(jī)械性能，單軸拉伸測試伸長率達(dá)到500%，斷裂應(yīng)力為1200千帕，壓縮應(yīng)力在22兆帕以上。另外這類水凝膠還表現(xiàn)出自愈合性能。以上成果發(fā)表在美國化學(xué)會(huì)期刊ACS Applied Materials & Interfaces（DOI: 10.1021/acsami.8b12886）上 。
由修飾雙鍵的普朗尼克膠束交聯(lián)的水凝膠-彈性體復(fù)合物示意圖