NM：通过共面纳米限域内的聚合物缠结制备坚硬且自修复的水凝胶

文章总结

许多生物组织在力学性能上既强韧又坚硬，但仍能够从损伤中自我修复。相比之下，合成水凝胶尚未展现出类似的综合性能，因为目前的增强硬度的方法不可避免地会抑制实现自我修复所需的链 / 键动力学。在这里，我们展示了一种坚硬且可自我修复的水凝胶，通过共面纳米限域内的聚合物缠结，其模量达到 50 兆帕，拉伸强度高达 4.2 兆帕。这是通过在完全分层的合成锂蒙脱石纳米片构成的支架内聚合高浓度单体溶液来实现的，这些纳米片经剪切定向形成宏观单畴结构。由此得到的物理凝胶尽管模量很高，但其自我修复效率仍可高达 100%，并且在多种基底上具有较高的粘附剪切强度。这种纳米限域方法能够通过嵌入诸如 MXene 等胶体材料来赋予其新的功能特性，并且可以推广应用于其他聚合物和溶剂，从而制造出坚硬且可自我修复的凝胶，应用于软体机器人、增材制造以及生物医学等领域。

图文简介

基于聚丙烯酰胺（PAAm）聚合物在共面单畴液晶（LC）纳米片支架内缠结的纳米限域水凝胶

黏土纳米片晶 / 纳米片的长径比（AR）以及聚合物浓度的影响

纳米限域的锂蒙脱石 - 聚丙烯酰胺（Hec-PAAm）水凝胶中的强粘附性

组装而成的复杂形状水凝胶的自修复性能展示以及新功能的融入

论文信息

通讯作者： Josef Breu, Olli Ikkala ，Hang Zhang