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  水凝膠由于其高含水量、化學(xué)與生物分子透過性、生物相容性以及與人體軟組織具有相似結(jié)構(gòu)等特性受到研究者的關(guān)注。傳統(tǒng)水凝膠存在力學(xué)強(qiáng)度弱，易發(fā)生永久性斷裂等缺點(diǎn)，這很大程度上限制了其在組織工程、智能傳感器、藥物釋控等領(lǐng)域中的應(yīng)用。因此，如何有效地提高水凝膠力學(xué)性能是目前水凝膠領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

  為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化從而提高水凝膠的力學(xué)性能，哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院李保強(qiáng)教授課題組厲世能博士設(shè)計(jì)并合成了雙官能團(tuán)(乙烯基和環(huán)氧基)超支化聚硅氧烷(HSi)。以HSi為新型交聯(lián)劑，通過熱引發(fā)自由基聚合制備了聚丙烯酰胺/殼聚糖水凝膠。交聯(lián)劑不但交聯(lián)聚丙烯酰胺水凝膠網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)將殼聚糖分子鏈有效地結(jié)合到雙組分水凝膠網(wǎng)絡(luò)，提高了水凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力傳遞與能量損耗能力。文章重點(diǎn)研究了新型交聯(lián)劑的分子結(jié)構(gòu)、交聯(lián)劑用量以及含水量等參數(shù)對復(fù)合水凝膠力學(xué)性能的影響。通過優(yōu)化和調(diào)節(jié)交聯(lián)劑參數(shù)(包括乙烯基/環(huán)氧基官能團(tuán)比例與交聯(lián)劑用量) 可以實(shí)現(xiàn)聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的致密化和均一化。力學(xué)性能測試表明：聚丙烯酰胺/殼聚糖水凝膠呈現(xiàn)出較高的拉伸強(qiáng)度和韌性、高延展性以及高壓縮應(yīng)變下良好的抗疲勞性等優(yōu)異性能（拉伸強(qiáng)度達(dá)302 kPa，斷裂能達(dá)3.85 MJ·m-3，斷裂伸長率達(dá) 2263%，多次循環(huán)壓縮后壓縮強(qiáng)度依然保持初始值的90%）。多種的結(jié)合鍵的形成有效地增強(qiáng)聚合物鏈之間的相互作用（共價(jià)鍵，分子間共價(jià)鍵以及氫鍵），而且進(jìn)一步優(yōu)化了聚合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了外力作用下時(shí)更多的能量耗散。該研究為新型交聯(lián)劑分子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與開發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)水凝膠的強(qiáng)韌化提供了新的思路。

  該成果發(fā)表在Materials & Design (Li S-N, Li B*, Gong L-X, Yu Z-R, Feng Y, Jia D, Zhou Y, Tang L*, et al. Enhanced mechanical properties of polyacrylamide/chitosan hydrogels by tuning the molecular structure of hyperbranched polysiloxane. Materials & Design. 2019;162:162-70)上，論文是開放獲取方式發(fā)表。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.matdes.2018.11.045