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  近年來，如何制備強(qiáng)韌水凝膠一直是水凝膠領(lǐng)域亟待解決的難題之一。近日，為了解決這一問題，不列顛哥倫比亞大學(xué)姜鋒團(tuán)隊(duì)通過使用鹽析-取向-鎖定策略（SALT）構(gòu)建了一種新型制備高強(qiáng)高韌水凝膠的方法（圖一）。通過簡單的SALT策略，原本拉伸強(qiáng)度只有10kPa的明膠水凝膠可以增強(qiáng)約1000倍到大于10MPa，同時(shí)也能保持原有的應(yīng)變性能（圖2）。SAXS以及WAXS的研究結(jié)果顯示，水凝膠中豐富的物理作用聚集以及取向帶來的分子量各向異性分布是水凝膠能夠得到增強(qiáng)的主要原因（圖3）。最后，團(tuán)隊(duì)講該SALT方法應(yīng)用到了不同的水凝膠體系中，結(jié)果顯示該方法對于具有Hofmeister效應(yīng)的水凝膠體系具有普適性，有望進(jìn)一步用于未來制備其他新型強(qiáng)韌水凝膠（圖4）。

圖1：水凝膠的制備方法及機(jī)械性能對比

圖2：水凝膠的各向異性性能以及機(jī)械性能分析。

圖3：水凝膠的增強(qiáng)機(jī)理分析

 圖4：SALT方法的普適性以及與其他方法進(jìn)行的對比。

  總之，本文通過鹽析-取向-鎖定的方式成功了研發(fā)了一種新型的制備強(qiáng)韌水凝膠的方法，實(shí)現(xiàn)了明膠水凝膠從10kPa到10MPa的轉(zhuǎn)變。這為高強(qiáng)高韌水凝膠的發(fā)展拓寬了方向。

同時(shí)，此工作也是該團(tuán)隊(duì)有關(guān)水凝膠的最新進(jìn)展，近年來該團(tuán)隊(duì)已在此領(lǐng)域發(fā)表過多篇重要工作。

  超拉伸纖維素水凝膠：

  Materials Today, 2024, just accepted. (10.1016/j.mattod.2024.02.007)

  纖維素基離子導(dǎo)體綜述，

  Chemical Reviews 2024，123 (15), 9204-9264

  糖析法制備水凝膠，

  Adv. Funct. Mater.2024, 2315184

  全纖維素基水凝膠膠黏劑，

  The Innovation Materials, 2024, 1 (3), 100040

  仿生環(huán)境響應(yīng)性異質(zhì)結(jié)構(gòu)水凝膠,

  Mater. Horiz., 2023, 10, 2667-2676

  用于離子皮膚的高環(huán)境穩(wěn)定性離子凝膠,

  Adv. Funct. Mater.2023, 33, 2209787

  界面工程制備的液態(tài)金屬水凝膠,

  Nano Energy 2022，99, 107374

  綠色方法制備纖維素基水凝膠，

  Adv. Funct. Mater.2022，32，2202533

  納米纖維素本征性能對于水凝膠性質(zhì)的提高

  Adv. Funct. Mater.2020, 30, 200343

  全文鏈接: Sun X, Mao Y, Yu Z, et al. A Biomimetic" Salting Out-Alignment-Locking" Tactic to Design Strong and Tough Hydrogel[J]. Advanced Materials (Deerfield Beach, Fla.), 2024: e2400084-e2400084.

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202400084