2003年，北海道大學龔劍萍教授 以“Double‐Network Hydrogels with Extremely High Mechanical Strength”為題首次提出以多重聚合物網絡設計策略來提高凝膠力學性能和韌性（Advanced Materials, 2003, 15, 1155），為解決傳統凝膠力學和韌性兼容性問題提供了有效方案。哈佛大學鎖志剛教授隨後提出分別以離子鍵和共價構築韌性和力學性能可恢復的多重網絡聚合物凝膠設計思想對該領域發展起到了巨大的推動作用（Nature, 2012, 489, 133）。在此基礎上，眾多研究工作展示了高性能凝膠的巧妙設計和在柔性電子、組織工程、傳感等領域的良好應用前景。不過隨著研究的不斷深入，人們發現聚合物凝膠製備仍然需通過多步、長時間紫外光或熱引發方式來完成，多重網絡結構特點使得該類凝膠不能像傳統凝膠那樣快速製備和高精度結構化製造，複雜的使用環境也會明顯削弱凝膠的力學和韌性性能，限制了該類材料的廣泛應用。西北大學於遊課題組一直圍繞基於快速光化學反應的功能聚合物合成與應用開展研究，成功實現了可降解聚合物薄膜、凝膠和超分子組裝體構築，以及柔性電子電路的簡便設計與製造（Advanced Materials, 2016, 24, 4926; Chemistry of Materials,2018,30, 3752;Polymer Chemistry, 2018, 9, 138; Macromolecular Rapid Communications,2019, 40, 1900441; Chemical Science, 2020, 11, 8224）。基於上述思考和前期研究基礎，我們提出一種在溫和條件下利用快速正交光化學反應來製備多重網絡凝膠的結構設計策略，成功將凝膠製備過程縮短至秒/分內一步完成。
多重增韌機制使得凝膠在苛刻條件下仍然保持良好的力學性質和韌性。同時該方法能夠和傳統圖案化、打印技術相結合實現韌性凝膠製備和高精度圖案化一體成型。該策略能夠將傳統水凝膠易製備和結構化設計特點與韌性聚合物凝膠的優良力學特性有效結合，為高性能和複雜結構凝膠的製備和應用提供了新的技術參考路線。
圖1.一步法構建可見光輔助多機制設計（THVMD）水凝膠
圖2.打印技術設計THVMD圖案和3D結構
圖3.使用THVMD水凝膠作為透明電極的集成電子系統。
該研究成果以“Visible-light-assisted Multimechanism Design for One-step Engineering Tough Hydrogels in Seconds”為題發表在Nature Communications上並申請相關專利一項。西北大學碩士生汪聰、肖文清、張萍博士為共同第一作者，於遊教授為通訊作者。研究得到了西北大學信息科學與技術學院
鄧周虎教授、西安交通大學前沿科學技術研究院郭保林教授和香港理工大學鄭子劍教授的大力支持，也得到了國家自然科學基金、博士後科學基金和陝西省自然基金的資助。https://www.nature.com/articles/s41467-020-18145-w
來源：高分子科學前沿
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