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天津大學劉文廣課題組在多功能高強度水凝膠研究中成果顯著
2015-07-08  來源:中國聚合物網

  日前,材料學院劉文廣教授課題組關于一種具有高強度、穩定性以及熱塑性和可自修復的新型超分子聚合物水凝膠“ A Mechanically Strong, Highly Stable, Thermoplastic, and Self-Healable Supramolecular Polymer Hydrogel ”在材料領域著名期刊Advanced Materials(IF=17.493)上發表見刊。http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201500534/pdf。

  水凝膠作為一種軟濕材料,它是以水為分散介質,具有親水性而又不溶于水,且能夠吸收大量水分(通常含水量大于總質量的50%),具有交聯結構的高分子聚合物。水凝膠具有良好的水滲透性和生物相容性,作為人體植入物可以減少不良反應,因而水凝膠作為優良的生物醫用材料得到了廣泛的應用。但其高含水量導致較差的機械性能和穩定性限制了凝膠作為承受載荷的軟組織替代的應用,因此制備高強度的超分子聚合物水凝膠目前依然存在很大的挑戰。劉文廣教授指導碩士生戴西洋和博士生張銀宇將氨基酸的氫鍵作用引入到聚合物的側鏈中,在不存在任何化學交聯鍵的情況下,側鏈的雙氫鍵的協同作用極大地增強了超分子水凝膠的機械強度,在水含量高達70—80%的情況下,其拉伸和壓縮強度都能達到兆帕級別,并且具有抗撕裂性,在各種酸堿溶劑中能夠保持非常良好的穩定性。由于這種雙氫鍵作用能夠在較高溫度下實現破壞和重組,水凝膠具有熱塑性和自修復功能。這種力學達兆帕級別的自修復的超分子聚合物水凝膠在以前鮮有報道,而熱塑性使得凝膠具有良好的加工性和可重復利用性,廢棄的凝膠小碎塊加熱后可完好塑型,成為“終結者”(Terminator)凝膠,此特性減少了對壞境的負擔。此外,細胞實驗和初步動物實驗結果表明該凝膠具有良好的生物相容性,有望用作軟濕生物材料。

  上述成果得到了國家杰出青年科學基金和國家基金委面上基金的資助,近5年來,劉文廣教授課題組在多功能高強度水凝膠方面做出了持續性且富有特色的研究工作,在Advanced Materials,Advanced Functional Materials ,

  Biomaterials,Scientific Reports, Macromolmolecular Rapid Communications, Soft Matters,J Mater Chemistry等國際知名期刊上發表多篇學術論文,形成了自己的完整體系。

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(責任編輯:xu)
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