研究者們以HR-肽-Zn2+絡(luò)合物作為犧牲交聯(lián)劑，丙烯酸酯封端的四臂聚乙二醇為形成共價(jià)鍵的交聯(lián)劑制得水凝膠HN-PHn（n=1,3和6；圖1），其中HN-PH6的吸水率低，壓縮性好。在~1.6 Hz的頻率下對(duì)HN-PH6水凝膠進(jìn)行壓縮或拉伸循環(huán)100次，水凝膠未被破壞。

圖1 由肽-Zn²⁺配位復(fù)合物交聯(lián)制備的HN-PH_n水凝膠的結(jié)構(gòu)和性能。（A）不同水凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。（B）水凝膠在一個(gè)壓縮-松弛循環(huán)下的光學(xué)圖。（C）HN-PH6水凝膠在極端壓縮條件下的光學(xué)圖。（D）HN-PH₆凝膠在極端拉伸條件下的光學(xué)圖。（E）HN-PH₆凝膠扭成螺旋狀的光學(xué)圖。（F）鋒利刀片對(duì)HN-PH₆凝膠進(jìn)行壓縮并放松后的光學(xué)圖。 

HN-PH₆水凝膠的斷裂伸長(zhǎng)率、楊氏模量和韌性遠(yuǎn)高于HN-PH₃和HN-PH₁水凝膠（圖2）。應(yīng)力-應(yīng)變循環(huán)曲線中，HN-PH₆水凝膠的滯后效應(yīng)比HN-PH₁和HN-PH₃均小，表明該凝膠的回復(fù)速率快。在HN-PH₆凝膠的負(fù)載-卸載循環(huán)圖中，不同循環(huán)幾乎重合，表明該凝膠的回復(fù)速率快。多尺度本構(gòu)理論（圖3）進(jìn)一步證明協(xié)同作用使得水凝膠具有突出的機(jī)械性能。

圖2 HN-PH_n凝膠的機(jī)械和快速回復(fù)性能。

圖3 水凝膠的機(jī)械響應(yīng)的理論計(jì)算

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聚丙烯酸(PAA)/蒙脫土(MMT)復(fù)合水凝膠

yyp2021.2.23