随着电子和离子传感器、智能可穿戴系统、软机器人、生物载药、伤口愈合等前沿领域的快速发展，开发超拉伸、抗撕裂、抗疲劳、坚韧的水凝胶已成为迫切需求。由于缺乏有效的能量耗散机制，水凝胶较差的力学性能极大限制了其实际应用。近年来，双网络（DN）、纳米复合材料、多重化学交联等能量耗散机制的引入可以有效提高水凝胶的拉伸强度和断裂韧性，其中共价化学交联是防止聚合物段解缠的关键。但是，这些策略都不能突破共价化学交联网络在应力集中时的灾难性裂纹扩展。因此，在水凝胶应用于设备和机器之前，其在长期载荷循环下的机械稳定性、裂纹扩展的敏感性和疲劳抗力仍然需要得到很大的提高。
日前，苏州大学严锋教授提出了一种通用策略，用于开发具有前所未有的各向同性裂纹扩展阻力的水凝胶，该策略仅依赖于可变形聚合物微球中聚合物链（聚丙烯酰胺（PAAM）或聚-（1-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸）（PAMPS））的相互穿透纠缠。微球中可变形的互穿网络使水凝胶在任意载荷方向由各向同性瞬间转变为各向异性，有效缓解裂纹尖端的应力集中，耗散能量，消除缺口敏感性。最佳各向同性水凝胶的极限应变为5300%，韧性为18.9 MJ m-3，断裂能为157 kJ m-2，疲劳阈值为4.2 kJ m-2。此外，通过更换溶剂可以简单地调节水凝胶的机械强度。基于多种可变形微球和基质聚合物，该策略可以扩展到制备其他具有超强抗撕裂和抗疲劳性能的各向同性水凝胶。该工作以“Tough Hydrogels with Isotropic and Unprecedented Crack Propagation Resistance”发表在《Advanced Functional Materials》。
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