标题：破坏区的定量机械化学表征重新审视坚韧双网络水凝胶断裂能的起源
韧性软材料的高断裂能可归因于裂纹尖端周围的大能量耗散区。因此，能量耗散的定量表征是软物质断裂力学的关键。
在这项研究中，作者通过共聚焦荧光显微镜，利用基于机械力自由基聚合的机械力化学技术，量化了双网络 (DN) 水凝胶损伤区的能量耗散。他们发现，除了较窄的屈服区(Yield)的能量耗散(Γdiss,Y)外，较宽的预屈服区(Preyield)的能量耗散(Γdiss,P)和本征断裂能(Γ0)对断裂能的贡献也很大。此外，通过测量作为第二网络模型的单网络聚丙烯酰胺凝胶(～200 J m-2)和耗散能力耗尽的预拉伸DN凝胶的断裂能(～700 J J m-2)，进一步证实了这一假设。这这些发现改变了之前认为DN凝胶的断裂能主要取决于屈服区形成的能量的认识。
Revisiting the Origins of the Fracture Energy of Tough Double-Network Hydrogels with Quantitative Mechanochemical Characterization of the Damage Zone
Macromolecules ( IF 5.985 )
Takahiro Matsuda,* Runa Kawakami, Tasuku Nakajima, Yukiko Hane, and Jian Ping Gong*
（二）
标题：结构受挫使自愈水凝胶的热历史相关响应行为成为可能
生物软组织通常通过非平衡、动态的结构转变来实现其功能。与之相反，功能性水凝胶主要通过在聚合物网络中构建实现静态、平衡结构来实现其功能。
在这里，作者使用聚两性水凝胶作为模型系统，证明了自修复水凝胶中的非平衡结构转变赋予凝胶许多新特征，包括热历史依赖性、快速且不对称的热响应（透明瞬间转浑浊、浑浊缓慢变透明）、可调浊点、可调恢复时间以及样品大小和机械性能的微小变化。这些特性使其不同于基于热力学平衡的传统热响应水凝胶，并赋予它们一种新型的有前途的热响应材料。本文通过结合紫外光谱、小角度 X 射线散射、流变学和机械测量，揭示了结构变化并研究了热协议对这种热响应行为的作用。本文还介绍了这种热敏水凝胶在热成像和防伪纸中的两个概念应用。这项工作将激发未来关于通过非平衡结构转换创建功能性水凝胶的研究。
Structure Frustration Enables Thermal History-Dependent Responsive Behavior in Self-Healing Hydrogels
Macromolecules ( IF 5.985 )
Chengtao Yu, Kunpeng Cui,* Honglei Guo, Ya Nan Ye, Xueyu Li, and Jian Ping Gong*
（三）
标题：具有动态 H 键的坚韧水凝胶：结构异质性和机械性能
最近开发的含有大量物理键的坚韧和自修复水凝胶在生物工程和软电子领域得到了广泛的应用。由于复杂的物理相互作用和组织，这些水凝胶通常表现出结构异质性，这强烈影响了它们的机械性能。
以具有动态氢键(H键)的聚(N,N-二甲基丙烯酰胺-甲基丙烯酸)水凝胶(P(DMAA-co-MAAc))为模型体系，采用小角度X射线散射(SAXS)和小角度中子散射(SANS)分析对其进行了结构表征。同时探讨了结构对力学性能的影响。通过系统地调整聚合物的组成(单体分数、化学交联密度)，观察到两个具有不同的力学性能的水凝胶区域：溶胀区和收缩区。在力学性能上，前者很弱，而后者很韧。这两个区域的水凝胶都具有高度异质性，这是由于纳米尺度的空间聚合物浓度在～100 nm尺度波动造成的。结合使用SANS的对比度变化，采用基于致密交联区和稀疏交联区组成的两相体系的标度模型（标度理论（scaling theory）是在总结、分析和归纳实验结果的基础上，提出的一种研究临界现象的唯象理论。它不能确定临界指数的值，但可以建立临界指数之间的关系——标度律。），研究了聚合物致密区和稀疏区体积分数、空间体积分数、长程和短程非均质结构的平均相关长度等结构参数。原位SAXS分析表明，收缩和坚韧的水凝胶表现出仿射变形，而溶胀和中性水凝胶则表现出非仿射变形。观察到的变形模式导致相应的不同的力学行为。
Tough Hydrogels with Dynamic H‑Bonds: Structural Heterogeneities and Mechanical Performances
Macromolecules ( IF 5.985 )
Wei Zhen Lian, Zhi Wei Fan, Kunpeng Cui, Panchao Yin, Junsheng Yang, Han Jiang, Liqun Tang, and Taolin Sun*
（四）
标题：氢键缔合介导的高分子量超分子水凝胶的动力学和粘弹性
形成牢固的缔合相互作用已成为设计坚韧水凝胶的有效策略。然而，缔合相互作用在水凝胶动力学中的作用仍然难以捉摸。
在这里，报告了一系列通过自由基共聚反应容易制备的，具有适度水含量和优异力学性能的聚（丙烯酰胺-甲基丙烯酸）水凝胶。这些水凝胶的力学性能随丙烯酰胺的进料摩尔分数(fam)而变化。fam为0.2-0.35的凝胶在水中表现出高韧性和良好的稳定性，这与基体中致密的氢键和较高的链段刚性有关。通过时间-温度叠加和松弛实验测得的动态模量谱表明，随着频率的降低，凝胶发生玻璃态到橡胶态的转变。而强健的氢键（其密度是纠缠态的1-3倍），可以延缓链的解纠缠，所以凝胶在低频段出现的平台模量。强氢键解离的活化能为~46 kJ mol-1。此外，水含量的减少会导致动态模量谱向低频移动，并且由于链段松弛的减少而导致转变温度升高。为了进一步检查凝胶网络的结构，使用粘弹性模型分析了凝胶的拉伸行为，发现每条部分链包括20-30个 Kuhn 链段，在链内氢键断裂后会拉伸，以释放隐藏的长度，耗散能量，从而使凝胶增韧。这种对网络在不同时间尺度上的动力学以及缔合相互作用对力学性能的贡献的理解，对于其他坚韧水凝胶的设计是有益的。
Hydrogen-Bond Association-Mediated Dynamics and Viscoelastic Properties of Tough Supramolecular Hydrogels
Macromolecules ( IF 5.985 )
Cong Du,§ Xin Ning Zhang,§ Tao Lin Sun, Miao Du, Qiang Zheng, and Zi Liang Wu*
（五）
标题：具有聚电解质/表面活性剂复合物作为物理交联的类塑料超分子水凝胶
开发具有新结构和非凡性能的水凝胶对凝胶材料的进步至关重要。在这里，报告了在十六烷基三甲基氯化铵胶束存在下，通过聚合甲基丙烯酸前体溶液轻松制备的一类坚韧超分子水凝胶。将制备的水凝胶在水中溶胀后，在带弱电荷的聚合物链和带相反电荷的表面活性剂之间形成强聚电解质/表面活性剂复合物（PESCs），作为凝胶基质的物理交联。平衡后的水凝胶是透明的，含水量为50-85 wt%，具有优异的力学性能，拉伸断裂应力为 0.1-5 MPa，断裂应变为 600-1200 %，杨氏模量为 1-70 MPa。在约 10% 的小拉伸应变下观察到典型的屈服，然后是水凝胶的强迫弹性形变，由于 PESC 的高度交联，链段活动性降低，水凝胶处于玻璃态。通过影响聚合物链电离和PESC 强度的 pH 值、温度和离子强度，可以调节水凝胶的类塑料力学性能。这些动态行为使水凝胶具有自我恢复和形状记忆特性。此外，水凝胶内的纳米级疏水袋提供了装载功能性疏水分子的能力，具有作为荧光材料和药物递送系统的有前景的应用。设计原则和策略应扩展到生物大分子和脂质等其他系统，以在生物医学和工程领域广泛应用。
Plastic-Like Supramolecular Hydrogels with Polyelectrolyte/ Surfactant Complexes as Physical Cross-links
Macromolecules ( IF 5.985 )
Chao Nan Zhu, Si Yu Zheng, Hao Nan Qiu, Cong Du, Miao Du, Zi Liang Wu,* and Qiang Zheng
（六）
标题：通过静电相互作用将疏水性水凝胶改性为强粘性和坚韧的水凝胶
具有疏水相互作用的水凝胶在盐水中表现出优异的力学性能和良好的抗溶胀能力，在软机器人、3D打印和可穿戴传感器等各个行业中具有巨大的潜力。通常，疏水性水凝胶内的疏水性分子倾向于聚集形成大的疏水性区域，从而导致相分离，因为水是疏水性区域的不良溶剂。然而，这种聚集抑制了疏水性水凝胶在各种干燥材料上粘附，从而限制了其在设备和传感器行业中的应用。
在这项研究中，制备了具有离子和疏水交联网络的混合水凝胶。这种新型混合水凝胶可以牢固地粘附在各种基材上，例如玻璃、聚丙烯、硅胶、木材、和聚四氟乙烯，测得的最大粘合强度为 100 kPa。同时，这种混合水凝胶可以拉伸超过其初始长度的 8-10 倍。本文将这种观察到的强附着力和高韧性特性归因于静电相互作用和疏水缔合的协同作用。这些水凝胶具有强粘附力和优异的拉伸性能，可作为模型体系探索疏水性水凝胶的强粘附机制，扩大水凝胶的应用范围。
Modification of Hydrophobic Hydrogels into a Strongly Adhesive and Tough Hydrogel by Electrostatic Interaction
Macromolecules ( IF 5.985 )
Guang Huang, Zhuofu Tang, Shuaiwei Peng, Ping Zhang, Taolin Sun, Wentao Wei, Liangpeng Zeng, Honglei Guo,* Hui Guo,* and Guozhe Meng
参考资料下载
聂教授
新型纤维及复合材料制备技术
博士
洪教授
医学影像诊断技术
硕士
陈教授
建筑业
博士
郑教授
其他
博士
陈教授
现代农业
本科
肖教授
其他
博士
倪教授
生物治疗技术和基因工程药物
博士
吕教授
循环流化床燃烧理论与技术生物质燃烧煤粉燃烧与气化燃烧过程中污染物控制气液两相流与水动力
博士
张教授
输电技术
博士
预算：5000万元
山西 运城市 闻喜县
预算：面议
山东 淄博市
预算：面议
四川 眉山
预算：面议
陕西 西安市 莲湖区
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广西壮族自治区 桂林
预算：面议
广西壮族自治区 桂林
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[政府园区]
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[政府园区]
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[高校院所]
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