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  水凝膠材料因其獨特的力學性能和粘彈性在生物材料和生物軟組織工程中具有重要應用，例如仿生人體中的黏液、人眼中的晶狀體、髓核，以及關節(jié)軟骨等。隨著水凝膠材料的日益發(fā)展和其應用需求與種類的日益擴大，精確調控水凝膠的黏彈特性成為了亟需解決的熱點問題，但是目前大多數調控方法仍是通過改變凝膠的化學組成來實現調控，具有一定的局限性。

  近日，在國家科技部，自然科學基金委和中國科學院的大力支持下，中國科學院化學研究所高分子物理與化學實驗室的賈迪課題組在調控帶電復合水凝膠材料黏彈性方面取得新進展。在不改變其化學物質組成的情況下，通過調控帶電復合水凝膠體系中的物理相互作用和拓撲結構來精確調控水凝膠的黏彈特性，實現了在超軟區(qū)域—軟區(qū)域內對其彈性模量與黏性的同時定量調控。該工作利用高分子物理基礎研究創(chuàng)新帶動材料性能與應用創(chuàng)新，突顯了高分子物理基礎研究在材料與應用中的重要意義。相關研究成果發(fā)表于Nat. Commun., 2024, 15, 3569。論文第一作者為研究生王貴康，通訊作者為賈迪研究員，中科院化學研究所為文章第一研究單位。

  在帶電復合水凝膠體系中，聚陽離子鏈作為客體，帶負電荷的凝膠網絡作為主體，通過改變聚陽離子鏈尺寸與凝膠網格尺寸之比、摩爾電荷比和溶脹方法，來精確調控帶電復合水凝膠體系的拓撲結構與主客體之間的物理相互作用力，從而實現準互穿復合凝膠網絡，排斥型復合凝膠、離子鍵主導的物理復合凝膠等結構轉變。基于此，他們建立了一個簡易黏彈智庫，實現了在水環(huán)境中帶電復合水凝膠的彈性模量和黏性在超軟區(qū)—軟區(qū)域的同時定量調控，從“堅韌”凝膠到“超軟”凝膠，從低阻尼的“彈性”凝膠到高阻尼的“黏性”凝膠。這一研究成果為仿生具有不同黏彈性質與模量的生物軟組織與生物材料提供了重要的物理基礎。

  網站鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-47969-z

  中科院化學研究高分子物理與化學實驗室賈迪課題組近期招聘具有高分子物理與化學、高分子材料、軟物質物理與材料背景的博士后與助理研究員，特別歡迎擅長光散射、中子散射、X散射散射、介電松弛技術的青年才俊。有意面試者請投遞簡歷至jiadi11@iccas.ac.cn。