在骨骼肌中，離心收縮作為肌肉活動的一種獨特形式，它誘導了肌動蛋白-肌球蛋白之間的交互作用被反復拉伸，產生了反向滑動，使得肌肉纖維產生局部微損傷。通過吸收營養物質來啟動肌肉纖維的修復和增殖，從而有效地增強肌肉組織結構。受此生長過程的啟發，電子科技大學崔家喜教授團隊利用結晶生長過程來模擬這種主動拉伸以實現自發的機械增強的過程。相關工作近日以“Crystallization-Induced Network Growth for Enhancing Hydrogel Mechanical Properties”為題發表在學術期刊《Small》上。電子科技大學2023級博士研究生劉倩瑋為論文的第一作者，電子科技大學崔家喜教授為通訊作者。
電子科技大學崔家喜教授團隊作為最早研究生長材料的課題組之一，近幾年一直深耕于探索生長材料的生長策略及其獨特的性能與運用。目前，團隊已經實現了基于肌肉生長過程啟發的各項異性自生長水凝膠的設計（Adv. Mater. 2024, 2416744），基于蒸騰作用的表面結構的自生長（Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e02407125），基于三渦蟲的可逆生長交聯聚合物（Nat. Commun. 2023, 14, 3302），基于孔雀羽毛的結構色局部調節（Nat. Commun. 2022, 13, 7823）以及動態基底表面微結構的局部生長（Nat. Commun. 2020, 11, 963）；材料力學、形貌和尺寸的多維度調控（ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14, 6 )；硬熱固性材料（1 GPa）的高效生長自修復能力（J. Mater. Chem. A 2022, 10, 174-179），基于正交自生長策略多維度后調節導電水凝膠性能（Adv. Funct. Mater. 2022, 32, 2206222），承力狀態下的原位生長（Adv. Funct. Mater. 2022, 2212402）。此外，該團隊首次總結了自生長材料，并系統地介紹了這類材料的特征、設計方法、獨特性能和潛在的應用（Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202306565）。
圖1.受肌肉纖維增值機制啟發的結晶誘導聚合物網絡生長的概念圖
圖2.聚合物鏈斷裂產生自由基的機理驗證
圖3.NaAc-PAM水凝膠中結晶誘導生長的定性分析
圖4.NaAc-PAM水凝膠中結晶誘導力學性能增強
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202500976
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