【摘 要】
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高机械强度是水凝胶研究领域的一大热点,随着水凝胶应用在组织生物学、材料仿生学、智能机器人驱动器、传感器等领域不断渗透,目前一系列高强度水凝胶结构的设计已经逐步完备
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高机械强度是水凝胶研究领域的一大热点,随着水凝胶应用在组织生物学、材料仿生学、智能机器人驱动器、传感器等领域不断渗透,目前一系列高强度水凝胶结构的设计已经逐步完备。一些水凝胶结构因其本身的化学惰性在应用领域受到阻碍,因此高强度水凝胶实现功能化是目前关键的课题。本文以六亚甲基二异氰酸酯（HDI）封端赖氨酸-多巴胺（LDA）为硬段,四臂聚乙二醇（Tetra-PEG）为软段,将基于贻贝仿生的儿茶酚功能基团引入体系,成功合成高强度的四臂聚乙二醇水凝胶为框架、不同LDA含量的LDA-Tetra-PEG-PU单网络水凝胶（简称LTP Hydrogel）。随后利用儿茶酚基的配位作用,制备了Fe3+-mono-LTP,Fe3+-bis-LTP,Fe3+-tris-LTP等一系列同时具有物理交联和化学交联的单网络水凝胶。儿茶酚基团之间会产生π-π堆叠、四方场作用,还可与金属离子形成多重配位,这些丰富的物理作用在水凝胶受力时会先于共价键断裂、有效分散能量。通过调控功能基团含量及pH值,达到调节材料力学强度的目的,断裂压缩强度可提高约15倍。本文还在能量耗散机制的基础上,对水凝胶的牺牲键转化与机械性能之间的联系展开研究。利用儿茶酚基的配位及氧化机理实现水凝胶自修复与形状记忆的功能,有望扩大四臂聚乙二醇水凝胶在仿生材料领域应用。此外,发现四臂聚乙二醇水凝胶具有温敏性,可作为温度刺激响应的驱动材料。
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