水凝膠類似于生物軟組織，具有獨特的微環境（高含水量和通透性）和自適應的特點，在藥物緩釋、傷口敷料、組織工程及柔性電子器件等領域展現出巨大的應用潛力。然而，傳統水凝膠的力學性能和抗溶脹能力通常很差，導致其實際應用受限。 

在國家自然科學基金委和中國科學院的支持下，化學所高分子物理與化學實驗室邱東研究員課題組近年來致力于強韌水凝膠的開發與功能化研究，取得了系列進展。他們首次提出了“連體網絡”增強策略，通過將兩個或多個網絡連接耦合并且協同作用，大幅度提升了水凝膠的力學性能（Sci. Adv. 2019, 5, eaau3442）；同時，還實現了水凝膠的多種功能化，開發了黏附型水凝膠（Chin. Chem. Lett. 2020, 31, 821-825）、耐鹽性水凝膠（Polymer 2020, 186, 122080）、表面具有褶皺結構的仿生水凝膠（Chem. Commun. 2020, 56, 13587-13590）。 

最近，邱東課題組和喬燕課題組合作，從調控高分子鏈間相互作用的角度出發，聯合提出了通過溶劑置換調節非共價相互作用的時域表達以優化高分子交聯網絡結構的策略，并成功用于制備抗溶脹強韌水凝膠（exogels）。該策略的原理是：在良溶劑中，高分子鏈內/間非共價相互作用被抑制，有助于高分子鏈保持伸展的構象和均一貫穿的分布；置換為不良溶劑后，高分子鏈間非共價相互作用得以最大化恢復，從而提高交聯點密度和均勻性。

利用二甲基亞砜（DMSO）-水溶劑對，通過時域調控氫鍵制備了聚乙烯醇（PVA）exogels，其力學性能和抗溶脹性能均顯著優于經典冷凍-解凍法制備的水凝膠（PVA cryogels）。同時，以水為終端溶劑驅動的溶液-凝膠轉變賦予PVA exogels良好的水下粘接能力。

相關研究成果發表在近期的Advanced Materials雜志上（DOI: 10.1002/adma.202004579），并選為當期的Back Cover。通訊作者是邱東研究員和喬燕研究員，第一作者是徐禮桔博士。 

論文鏈接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202004579