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  可控折疊水凝膠的研究對傳感器、驅動器、軟體機器人和醫療器械等領域的發展具有重大意義。傳統的可控折疊水凝膠大多是通過水凝膠的非對稱溶脹或收縮而實現。這種方法一般需要水凝膠處在一定的溶劑之中才能實現，并且折疊的時間會隨著凝膠的體積增大而顯著增加。

  深圳大學周學昌副教授課題組研究發現，通過向制備好的海藻酸鈣/聚丙烯酰胺（Ca-Alginate/PAAm）韌性水凝膠中引入三價鐵離子（Fe3+），從而在海藻酸鈣凝膠網絡中形成第二重離子交聯，可以極大的提高凝膠含鐵部分的彈性模量而改變其拉伸性能，甚至可以“鎖定”已經拉伸的部分而阻止其復原。據此，課題組提出一種全新的預拉伸再“鎖定”的水凝膠可控折疊策略，可以實現在空氣下對韌性水凝膠的快速可控折疊 ( J. Mater. Chem. B, 2017, 5, 5726-5732.)。

  最近，該團隊研究人員聯合香港中文大學鄭波教授課題組，利用紙轉移技術，將含有三價鐵離子的剪紙圖案鋪在預拉伸的凝膠上來轉移鐵離子，從而實現對韌性水凝膠的模量進行局部增強。當凝膠被釋放時，凝膠即將根據非對稱的圖案化“鎖定”而立刻發生折疊。凝膠的折疊角度和形狀可以通過控制凝膠預拉伸程度，轉移的剪紙圖案種類以及鐵離子的轉移深度來實現準確控制（圖1）（ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10, 9077-9084.）。

圖1拉伸-鎖定策略實現韌性水凝膠的可控折疊。

  此研究提供了一種簡單直接的方法來控制變形過程以得到預期的構型，將有利于水凝膠折疊在軟體機器人和醫療器械等領域的應用。該工作得到了國家自然科學基金，深圳市基礎研究基金，深圳大學以及香港研究資助局的資助。

文章鏈接：

Title: “Freezing”,morphing, and folding of stretchy tough hydrogels

Authors: Tianzhen Li, Jiahui Wang, Liyun Zhang, Jinbin Yang, Mengyan Yang, Deyong Zhu, Xiaohu Zhou, Stephan Handschuh-Wang, Yizhen Liu, and  Xuechang Zhou*

Journal:  J. Mater. Chem. B, 2017, 5, 5726-5732.

http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/tb/c7tb01265a#!divAbstract

Title: Mechanochemical Regulated Origami with Tough Hydrogels by Ion Transfer Printing

Authors: Xiaohu Zhou, Tianzhen Li, Jiahui Wang, Fan Chen, Dan Zhou, Qi Liu, Baijia Li, Jingyue Cheng, Xuechang Zhou,* and Bo Zheng*

Journal:  ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10, 9077-9084.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.8b01610