会自行“疗伤”的导电水凝胶

导电水凝胶因其金属般的导电性及良好的生物相容性引起材料界的广泛关注，而凝胶易碎的机械性能促使以上优异性能大打折扣，怎样制备一种机械性能良好的导电水凝胶，同时又使其能在常温下实现无刺激的快速自愈合是科研人员长期以来的研究热点。氢键作用、主客体识别作用、动态共价键等一系列能实现凝胶自愈合的作用方法都被深入研究，然而，这些作用大都需要一定的外界刺激，且所需时间较长，大大限制了导电水凝胶的广泛应用。

西北师范大学化学化工学院何晓燕副教授课题组 将聚电解质凝胶与高分子聚合物PVA结合，并将金纳米粒子经原位还原负载于凝胶内部，制备了一种同时具有化学交联与物理交联的双网络结构水凝胶材料。所制备的凝胶由于PVA链之间的氢键作用、阴阳聚电解质链之间的静电引力作用和金纳米粒子与PVA之间的配位作用使其在常温下即可实现无刺激的快速自愈合，且此性能表现出一定的可循环性。同时，由于金纳米粒子及聚电解质的加入，使得该凝胶表现出良好的导电性能，独特的双网络结构更是赋予了凝胶优异的机械性能。

▲ 图1.凝胶在常温无刺激条件下的快速自愈合及良好的导电性

▲ 图2. 凝胶负载金纳米粒子前后优异的机械性能及可循环的自愈合性能

除此之外，可逆的配位作用使得凝胶具有温度控制下的凝胶-溶胶转换特性，利用此性能，通过简单的模具即可将凝胶塑造成不同的形状，如此一来，大大地拓宽了凝胶的潜在应用价值，提高了凝胶的利用率。

▲ 图3.凝胶的热塑性能及温度控制下的凝胶-溶胶转换性能

该研究的最大意义在于运用一种较为简单的方法制备了一种具有独特双网络结构的水凝胶，利用凝胶内部多种可逆性弱作用力的协同作用，使得所制备的凝胶在常温下即可实现无刺激作用下的快速自愈合，良好的导电性及生物相容性为其作为生物传感器材料打下了良好的基础。

参考文献：He X, Zhang C, Wang M, et al. An Electrically and Mechanically Autonomic Self-healing Hybrid Hydrogel with Tough and Thermoplastic Properties[J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2017.DOI: 10.1021/acsami.7b00358

来源：高分子科学前沿

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