唐代詩人李白寫過：“抽刀斷水水更流，舉杯消愁愁更愁。”水當然是切不斷的，但是你見過“切不斷”的水凝膠嗎？

    你沒看錯，這種水凝膠的自修復就是這么快，各種任性切再拿起來還是一整塊。

    最近，江雷院士仿生智能界面研究團隊的郭興林副研究員和海南大學郝萬軍教授合作在《ACS Applied Materials & Interfaces》發表題目為Hydrogel with Ultrafast Self-Healing Property Both in Air and Underwater的文章，制備了一種在空氣中和水下都能有快速自修復能力，并且還能優先選擇斷裂處進行自修復的水凝膠。同時，這種凝膠還可以在高溫下很容易改變形狀，而在降溫后又能恢復之前的性質。自修復凝膠能有效提高材料的可靠性，延長材料的使用壽命。隨著水凝膠在組織替代材料、傷口敷料、隱形眼鏡等領域的廣泛應用，超快速自修復水凝膠材料具有巨大的潛在應用價值。

    凝膠自修復原理

    ▲凝膠自修復機理。

    凝膠以瓊脂糖作為第一網絡，PVA-硼砂作為第二網絡。其中，PVA-硼之間存著大量的動態共價鍵，動態共價鍵的快速斷裂與復原賦予了凝膠自修復的能力，而依靠氫鍵交聯的瓊脂糖網絡保證凝膠具有穩定的形狀。

    凝膠的自修復性質

    在空氣中，只需接觸10秒，切成兩部分的凝膠即可以完全恢復。

    ▲凝膠空氣中自修復性質。

    除了在空氣中自修復外，瓊脂糖/PVA-硼砂雙網絡凝膠還可以在水下完成自修復。

    ▲ 凝膠水下自修復。

    作者把按新出現的裂痕和斷口接觸定義為原位，把按其他界面接觸定義為非原位。由于硼離子濃度的差異，凝膠的自修復表現出原位和非原位的差異性，原位自修復的效率遠大于非原位自修復的效率，這有利于凝膠自修復后保持原有的性能。

    ▲原位與非原位自修復效率存在巨大差異。

    在加熱至90℃下，凝膠可輕易進行多次復形以適應不同的使用需求，可實現循環使用、節省資源。

    ▲凝膠的循環復形能力。

    該論文的第一作者是海南大學碩士研究生陳偉鵬，通訊作者是郝萬軍教授和郭興林副研究員。

    參考文獻：

    Chen-Weipeng, Hao-Dezhao, Hao-Wanjun, Guo-Xinglin, Jiang Lei.Hydrogel with Ultra-Fast Self-Healing Property both in Air and Underwater[J].ACS applied materials & interfaces, 2017.

    文章鏈接：

    http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.7b17118

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責任編輯：王元

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