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未来材料界宠儿:分子水凝胶材料

  近日,天津大学材料学院刘文广教授课题组制备出新型超分子水凝胶。该材料具有高强度、高稳定性,以及热塑性和可自修复的特性,有望用做软湿结构生物材料替代物。

  课题组使用氨基酸衍生物作为单一组分,在全球率先提出“双氢键超分子水凝胶”的概念,运用氢键自识别机理,无需化学交联剂即可制备出新型超分子水凝胶。该材料具有更优异的生物相容性,其强度达到人体软骨的4倍,在水含量高达70%~80%的情况下,拉伸和压缩强度都能达到兆帕级别,并具有抗撕裂性,在酸性、碱性环境下均能保持非常良好的稳定性。

  实验结果显示,这一新型超分子水凝胶还具有热塑性和自修复功能。加热后,它可以像橡皮泥一样变形、重组、塑形,反复利用。这种力学达兆帕级别的自修复超分子聚合物水凝胶在以前鲜有报道。

  水凝胶是一种在高分子材料缝隙间存在大量水的果冻状物质,可用于制造食用果冻、隐形眼镜片、人工软骨等。它具有交联结构,不溶解、不熔融,与人体组织类似,作为人体植入物可以减少不良反应。但是,水凝胶稳定性差,尚不能完全替代承受载荷的人体软组织。


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