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  組織工程、軟體驅動、柔性電子和生物傳感等前沿領域的快速發展對功能軟材料提出了更多、更高的要求。水凝膠作為一種特殊的軟材料，因其可調節的機械性能、多刺激響應性和高生物相容性，在上述領域被廣泛研究。然而傳統的水凝膠材料大都表現出“配方依賴”的機械性能，即需要通過復雜的分子設計、制備技術和材料配方優化來實現不同應用場景下的按需機械行為，這意味著更長的材料開發周期和更高的技術門檻。如何在單一的材料體系中通過簡單靈活且高效的技術手段實現水凝膠的寬范圍機械行為設計，以滿足不同應用場景對水凝膠機械性能的要求，對拓寬其應用具有重要的實踐意義。

圖3. 圖案化水凝膠的預制缺陷擴展不敏感性

圖4. 圖案化水凝膠的韌性調控

  基于此，研究人員進一步討論了不同類型和參數的圖案化硬骨架對CSN水凝膠韌性的影響。分別制備的豎直條紋圖案（線徑0.5和1 mm）、蜂窩圖案（正多邊形）和馬蹄圖案（曲線型）化CSN水凝膠結果表明，不同的圖案化設計能夠在120倍范圍內顯著調節CSN水凝膠的韌性，相應的有限元模擬也證明了這種調節機制得益于不同圖案在機械刺激下的不同變形趨勢和應力分布行為（圖4）。

圖7. 圖案化水凝膠用于形變不敏感柔性電路

  相關研究成果以“Sculpting mechanical properties of hydrogels by patterning seamlessly interlocked stiff skeleton”為題，發表在《Advanced Functional Materials》上。在中科院蘭州化學物理研究所聯合培養的石河子大學化學化工學院碩士研究生朱彬（現深圳大學化學與環境工程學院博士）為論文第一作者，中科院蘭州化學物理研究所研究員王曉龍、助理研究員蔣盼（現Institut Jacques Monod 博士后）和深圳技術大學助理教授張智星為本文通訊作者。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202417477