智能材料:合肥工业大学新型水凝胶1分钟内实现96%自修复

永利游戏网站2017年11月2日讯  生物组织受到外界损伤时会通过细胞或组织的自我修复从而恢复其本来的功能和结构。作为一种质地柔软且高含水性材料,水凝胶广泛应用于传感与检测、药物释放、驱动器及组织工程等多个领域,具有自修复性能不仅可延长其使用寿命,同时可大幅提升使用安全性。

合肥工业大学公布消息称 ,校科研人员成功设计一种新型水凝胶,能在1分钟内实现96%的自修复。相关成果2017年10月12日发表在国际著名综合性化学期刊《化学》上。

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据介绍,这款可快速高效自修复的高性能仿生智能纳米复合水凝胶,具有多功能、优异机械性能等特点,应用前景广阔。

目前采取的在凝胶网络内部结构中引入修复剂、动态或可逆的共价或非共价作用力等弱相互作用力的方法合成的水凝胶材料,即使在热、酸等外界刺激辅助下,自修复过程往往需要数小时甚至24小时以上。   

同时,为实现自修复在网络结构中引入弱相互作用力常常会伴随着材料机械性能的降低影响其使用效果。

合肥工业大学化学与化工学院从怀萍教授课题组与中国科学技术大学、德国马普学会胶体与界面研究所相关研究组合作,提出了纳米复合水凝胶与配位键相结合构筑高性能材料的新策略。

科研人员将单分散的金纳米颗粒作为水凝胶三维网络结构的交联剂,利用金纳米颗粒优异的光热性能和配位键在高温下的动态不稳定性,成功实现了纳米复合水凝胶自修复性能的大幅提升。

实验结果表明,在波长808纳米的近红外光诱导下,该新型材料在1分钟内即可实现96%的自修复。同时,该课题组对凝胶的生物安全性评估结果表明,该材料具有良好的可注射性能及生物相容性,可作为药物载体负载抗癌药物在近红外光下进行可控释放。

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