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  逆溫敏水凝膠在室溫下呈低透明度，而加熱后則轉(zhuǎn)變?yōu)橥该鳡顟B(tài)，這類材料在信息加密、熱顯示和應(yīng)急信號(hào)等方面展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。然而，如何將這種光學(xué)響應(yīng)性與優(yōu)異的力學(xué)性能、保水性以及界面黏附性有機(jī)結(jié)合，仍然是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

  近期，四川師范大學(xué)趙麗娟教授、王義副教授團(tuán)隊(duì)在Materials Horizons上發(fā)表了題為“High-performance reverse thermoresponsive hydrogel enabled by one-pot PDMS-enriched domain crosslinking”的研究論文。本文報(bào)道了一種兼具機(jī)械韌性與逆溫敏響應(yīng)性能的水凝膠（PAM@PDMS hydrogel），該材料通過一種簡(jiǎn)單的乳液輔助一鍋法聚合策略制備而成（見Scheme 1）。在該體系中，疏水性的聚二甲基硅氧烷（PDMS）預(yù)聚物在吐溫80（Tween 80）乳化劑的作用下，分散形成穩(wěn)定的類微凝膠結(jié)構(gòu)域，嵌于親水性的聚丙烯酰胺（PAM）基體中。經(jīng)紫外光（250 W，5 min）引發(fā)聚合后，含Si–H鍵的PDMS鏈與結(jié)構(gòu)域內(nèi)部的乙烯基封端PDMS發(fā)生反應(yīng)，形成交聯(lián)的富PDMS結(jié)構(gòu)域。同時(shí)，結(jié)構(gòu)域–水界面處的乙烯基PDMS與AM發(fā)生共聚，進(jìn)一步構(gòu)建了一個(gè)由結(jié)構(gòu)域交聯(lián)的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將疏水與親水部分協(xié)同地共價(jià)整合。該多層次結(jié)構(gòu)賦予水凝膠應(yīng)變下PAM與PDMS鏈的逐級(jí)展開以及PDMS結(jié)構(gòu)域的漸進(jìn)變形能力，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的拉伸性能（斷裂應(yīng)變達(dá)5680%）、韌性（5.8 MJ/m3）及耐疲勞性能。在室溫下，PDMS結(jié)構(gòu)域與PAM基體之間的折射率差異增強(qiáng)了界面光散射，表現(xiàn)為不透明外觀；而升溫過程中，由熵驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)域重組降低了散射效應(yīng)，使材料迅速恢復(fù)透明狀態(tài)，并具備可逆的熱響應(yīng)行為。這一特性使其可應(yīng)用于熱信息解密、動(dòng)態(tài)光學(xué)切換和緊急可視化信號(hào)等場(chǎng)景。此外，PDMS結(jié)構(gòu)域還顯著提升了水凝膠的保水性，并賦予其對(duì)多種基底的強(qiáng)黏附能力，包括金屬、塑料、橡膠、玻璃、豬皮、水凝膠、彈性體和纖維等。通過引入NaCl，水凝膠還具備了應(yīng)變感知功能，可實(shí)現(xiàn)變形過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。因此，本研究構(gòu)建的PAM@PDMS水凝膠獨(dú)特地將光響應(yīng)性、機(jī)械強(qiáng)度、界面黏附性、保水能力與傳感功能集成于單一材料平臺(tái)中，展現(xiàn)出卓越的綜合性能。該成果不僅為高性能溫敏水凝膠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能調(diào)控提供了新思路，也為其在防偽標(biāo)識(shí)、信息顯示、柔性電子與智能調(diào)光等前沿應(yīng)用領(lǐng)域的推廣奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，展示出廣闊的應(yīng)用前景。

Scheme 1 PAM@PDMS水凝膠的設(shè)計(jì)

Fig.1 PAM@PDMS水凝膠的超拉伸性能

Fig.2 PAM@PDMS水凝膠的逆向溫敏性能

  四川師范大學(xué)研究生梁倩倩為論文第一作者，趙麗娟教授和王義副教授為論文通訊作者。感謝四川大學(xué)吳錦榮教授對(duì)本工作的指導(dǎo)和幫助。感謝國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、四川省科技計(jì)劃項(xiàng)目等經(jīng)費(fèi)的資助。

  原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/mh/d5mh01141h/unauth