网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

华南理工大学马春风教授Angew:海洋生物启发的聚脲离子凝胶

0
分享至

离子凝胶在柔性电子领域具有重要的应用前景,其网络结构在决定其性能和应用方面发挥着关键作用。通过化学结构设计调控离子凝胶的网络结构是一种有效的策略。以往线性结构表现出高滞后性,而共价交联结构则无法修复。因此,动态共价交联网络一直是聚合物凝胶研究领域的前沿。然而,该网络中动态键的键能相对较弱,导致其拉伸强度低,拉伸过程中能量耗散大,从而产生明显的滞后现象。因此,通过分子设计新型网络结构来解决动态共价交联网络中存在的缺陷仍是一个巨大的挑战。

华南理工大学海洋工程材料团队长期从事海洋先进防护材料研究。近年来,致力于功能性聚脲/聚氨酯材料的设计并开发其在海洋防污、防腐、修复等领域的应用(Adv. Mater. 2024,2313495;Adv. Funct. Mater. 2024, 2402115;Adv. Funct. Mater. 2024, 34, 2310603;Mater. Horiz. 2024, 11, 3143;Chem. Mater. 2023, 35, 1806-1817;ACS Appl. Mater. Interfaces 2024, 16, 26733−26742)。近期,受海洋生物水母蛋白的层级结构启发,该团队报道了一种新颖的层级交联网络结构设计策略,即通过原位形成超支化簇聚集体(HCA),从而实现聚脲离子凝胶网络的拓扑调控。他们巧妙地利用了官能团之间化学反应活性的差异,通过竞争反应原位形成了超支化簇。这些簇通过长链聚氨酯预聚物连接。特别是,簇与簇之间可通过超分子作用进一步聚集成更大的尺寸,从而形成具有层级交联网络结构的聚脲离子凝胶。这种层级交联网络赋予聚脲离子凝胶高拉伸强度、优异的韧性、抗穿刺、低滞后、自修复和荧光性能等,其综合性能超越了传统的动态交联网络结构。

图1.海洋生物启发的聚脲离子凝胶网络设计及制备。(a)水母蛋白的结构和水母的特性。(b)聚脲离子凝胶的制备。

图2.聚脲离子凝胶的力学性能。(a) TNB0.75-xIL的应力-应变曲线。(b) TNB0.75-xIL的杨氏模量。(c) TNB0.75-xIL的韧性。(d) TNB0.75-50IL在100%应变下的循环拉伸应力-应变曲线。(e) TNB0.75-xIL的存储模量。(f) TNB0.75-xIL的Tanδ-T曲线。(g)原始和愈合TNB0.75-50IL(70℃下愈合)的拉伸应力-应变曲线。(h)修复展示。(i)本研究与其他报道的动态共价交联网络在拉伸强度和残余应变(200%应变后)方面的比较。

图3.层级交联网络与传统动态共价交联网络的机械性能对比。(a)应力-应变曲线。(b)拉伸强度和韧性。(c) DCC-50IL和TNB0.75-50IL的存储模量。(d) DCC-50IL在50、100、200、300%应变下的循环拉伸应力-应变曲线。(e) TNB0.75-50IL在50、100、200、300%应变下的循环拉伸应力-应变曲线。(f) DCC-50IL和TNB0.75-50IL的残余应变。(g)缺口TNB0.75-50IL拉伸曲线。(h) DCC-50IL和TNB0.75-50IL的穿刺力与位移曲线。(i) TNB0.75-50IL与DCC-50IL的力学性能比较。

图4.层级交联网络的结构表征。(a) DCC-50IL和TNB0.75-50IL的AFM力谱曲线。(b)峰值力统计图。(c) DCC-50IL和TNB0.75-50IL的Tanδ-T曲线。(d) DCC-50IL在C=O拉伸振动区的FTIR光谱。(e) TNB0.75-50IL在C=O拉伸振动区的FTIR光谱。(f) DCC-50IL和TNB0.75-50IL的SAXS曲线。(g) DCC-50IL的DMT模量图。(h) TNB0.75-50IL的DMT模量图。(i) DCC-50IL和TNB0.75-50IL的DMT模量统计曲线。

图5.聚脲离子凝胶的应用。(a) “SCUT”的荧光图。(b)不同图案的荧光图。(c)荧光缺口检测。(d)机械软爪抓取番石榴的图像。(e)机械软爪抓取物体时的相对电阻变化(ΔR/R0)。(f)机械手相对电阻变化(ΔR/R0)。(g)机械手抓取篮球的图像。(h) TENGs的开路电压。(i)不同频率下TENGs的开路电压。(j)TENGs的短路电流。(k) TENGs的电荷。(l)点亮LED屏幕展示。

综上所述,受海洋生物水母蛋白的层级结构启发,该团队利用原位形成超支化簇聚集体(HCA)设计了一种新颖的层级交联网络结构。这种原位形成的HCA 具有合成简单、可精确调整网络拓扑结构和赋予交联点功能性等优点。由此产生的离子凝胶具有优异的性能,包括高强度、优异的韧性、抗穿刺,低滞后性、自愈性和荧光性,超越了传统的动态交联网络结构。该研究为离子凝胶网络结构设计及高性能离子凝胶的制备提供了新的思路。

该工作以“Jellyfish-inspired Polyurea Ionogel with Mechanical Robustness, Self-Healing, and Fluorescence Enabled by Hyperbranched Cluster Aggregates”为题发表在《 Angewandte Chemie International Edition》上。华南理工大学博士生张志鹏为本文第一作者,马春风教授为本文通讯作者。

--检测服务--

原文链接:
https://doi.org/10.1002/anie.202410335

来源:高分子科学前沿

声明:仅代表作者个人观点,作者水平有限,如有不科学之处,请在下方留言指正!

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
一颗老鼠屎坏了一锅汤!《凡人修仙传》遭恶评,这位关系户担全责

一颗老鼠屎坏了一锅汤!《凡人修仙传》遭恶评,这位关系户担全责

古木之草记
2025-07-29 14:04:48
今年10部犯罪剧排名,《漂白》垫底,《扫毒风暴》第3,第1很意外

今年10部犯罪剧排名,《漂白》垫底,《扫毒风暴》第3,第1很意外

娱君坠星河
2025-07-28 21:54:08
崩牙驹在老挝过70岁生日,头顶稀疏已是地中海,风光早已不在

崩牙驹在老挝过70岁生日,头顶稀疏已是地中海,风光早已不在

娱圈小愚
2025-07-29 11:23:10
蒋万安表示“中华民国”才是自己的国家,发言中绝口不提九二共识

蒋万安表示“中华民国”才是自己的国家,发言中绝口不提九二共识

文史旺旺旺
2025-07-24 19:27:13
中共中央办公厅 国务院办公厅印发《地方党政领导干部生态环境保护责任制规定(试行)》

中共中央办公厅 国务院办公厅印发《地方党政领导干部生态环境保护责任制规定(试行)》

新京报
2025-07-29 20:18:02
还是王朔说得透

还是王朔说得透

尚曦读史
2025-07-27 20:03:04
Model Y砍价10万!马斯克“截杀”雷军

Model Y砍价10万!马斯克“截杀”雷军

品牌头版
2025-07-29 18:10:42
1975年基辛格夫妇访华,看到1米93的南希,毛主席罕见惊讶了

1975年基辛格夫妇访华,看到1米93的南希,毛主席罕见惊讶了

历史纵观
2025-07-29 23:42:30
上海一男子花50万囤茅台酒,15年后急用钱时,才发现它的真实价值

上海一男子花50万囤茅台酒,15年后急用钱时,才发现它的真实价值

温情邮局
2025-06-13 13:59:55
18亿利润13亿来自补助!但斌开撕刘庆峰:屁大点本事,就牛逼哄哄的

18亿利润13亿来自补助!但斌开撕刘庆峰:屁大点本事,就牛逼哄哄的

金石随笔
2025-07-29 00:33:11
千亿大牛股,重磅!

千亿大牛股,重磅!

中国基金报
2025-07-30 00:18:18
释永信家庭情况:大哥开武校,四弟已出家,母亲和二哥一起生活

释永信家庭情况:大哥开武校,四弟已出家,母亲和二哥一起生活

叨唠
2025-07-29 04:13:55
8月财运上上签,这3生肖事业机遇多多,横财如雨,财库更丰盈

8月财运上上签,这3生肖事业机遇多多,横财如雨,财库更丰盈

人閒情事
2025-07-26 17:45:50
东风导弹泄密案:间谍郭万钧一家三口,全部被处以死刑

东风导弹泄密案:间谍郭万钧一家三口,全部被处以死刑

冰点历史
2025-07-15 09:33:13
电影《731》,一个30秒预告片就遭到百万人抵制,他们在害怕什么

电影《731》,一个30秒预告片就遭到百万人抵制,他们在害怕什么

文史达观
2025-07-19 13:08:22
美国等国驻华使馆发文

美国等国驻华使馆发文

观察者网
2025-07-29 15:44:09
正式退出,樊振东宣布意外决定,上海乒协批准,许昕遗憾

正式退出,樊振东宣布意外决定,上海乒协批准,许昕遗憾

保持热爱0263
2025-07-29 01:11:08
第一天会谈结束,中美连谈5小时,特朗普承认:中国态度很强硬

第一天会谈结束,中美连谈5小时,特朗普承认:中国态度很强硬

明月聊史
2025-07-29 15:18:20
暴雷!多地门店突然关门,老板疑跑路,业主1.63亿元血汗钱打水漂

暴雷!多地门店突然关门,老板疑跑路,业主1.63亿元血汗钱打水漂

阿离家居
2025-07-30 00:29:42
一场演唱会轰动全北京,40岁岳云鹏,让所有人见识到他的江湖地位

一场演唱会轰动全北京,40岁岳云鹏,让所有人见识到他的江湖地位

史行途
2025-07-28 20:42:16
2025-07-30 02:43:00
高分子科学前沿 incentive-icons
高分子科学前沿
高分子领域第一自媒体
14412文章数 66766关注度
往期回顾 全部

科技要闻

理想i8售价公布:32.18万-36.98万元

头条要闻

解密少林寺新住持:20年白马寺方丈 拒评价少林寺商业化

体育要闻

巅峰身价9000万,他在30岁告别五大联赛

娱乐要闻

小S被曝十月回归!复出全靠大S热度?

财经要闻

吴晓求解读稳定币:只是货币功能的延伸

汽车要闻

新势力能给的一次补齐 全新坦克500满配智能大升级

态度原创

健康
房产
旅游
数码
教育

呼吸科专家破解呼吸道九大谣言!

房产要闻

千亿巨头再出手!海口楼市下一个爆点,出现了!

旅游要闻

热闻|清明假期将至,热门目的地有哪些?

数码要闻

Bragi 与 OpenAI 合作推出 ChatAI 应用,为耳机装上 GPT-4.1

教育要闻

16:00后查询录取结果!附:2025山东春考专科投档线排名(含分数)