Transition-metal coordinate bonds for bioinspired macromolecules with tunable mechanical properties

超分子化学 纳米技术 材料科学 自愈水凝胶 共价键 高分子 承重 聚合物 过渡金属 金属 结构材料 软质材料 高分子科学 化学 复合材料 高分子化学 分子 有机化学 催化作用 冶金 生物化学
作者
Eesha Khare,Niels Holten‐Andersen,Markus J. Buehler
出处
期刊:Nature Reviews Materials [Nature Portfolio]
卷期号:6 (5): 421-436 被引量:332
标识
DOI:10.1038/s41578-020-00270-z
摘要

Transition-metal coordination complexes are emerging as a broad class of supramolecular crosslinks that can be used to engineer the mechanical properties of advanced structural materials. Unlike conventional covalent bonds, metal-coordination bonds have the capacity to reform after rupture, thereby enabling dynamic, tunable and reversible (self-healing) mechanical properties. Several biological organisms, such as marine mussels, have been found to take advantage of these unique properties of metal-coordinate complexes in the assembly of load-bearing materials for complex extraorganismal functions. Accordingly, efforts to integrate metal-coordinate crosslinking in bioinspired synthetic protein and polymer hydrogels are an increasingly active area of research. However, a deeper understanding of how metal-coordination bonds affect bulk mechanical properties is still missing, rendering predicting the mechanical properties of metal-coordinated materials challenging. In this Review, we survey recent advances and open questions in our understanding of how chemical properties of metal-coordinate complexes influence multiscale mechanical behaviour, with the aim of presenting metal-coordination bonding as a rich, inorganic crosslinking chemistry tool. We also review applications of metal-coordinate crosslinking in the design of novel materials with tunable mechanical properties, ranging from tough gels to soft robots. These applications highlight the opportunities arising from the integration of this class of load-bearing crosslinks in structural materials design. The reversibility of transition-metal coordination bonds affords broad control over the structural dynamics of materials. This Review surveys the design principles underlying the utilization of this dynamic crosslink chemistry to engineer tunable mechanical properties in biological materials and protein and polymer hydrogels.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
shanglei完成签到,获得积分10
刚刚
KK应助deng采纳,获得10
刚刚
yhl完成签到 ,获得积分10
2秒前
大力的听芹完成签到,获得积分10
2秒前
bububuuu完成签到,获得积分10
2秒前
rainbowbaby完成签到,获得积分10
2秒前
安全平静完成签到,获得积分10
3秒前
panzerVI完成签到,获得积分10
3秒前
Lei发布了新的文献求助10
3秒前
change完成签到 ,获得积分10
4秒前
雾里青完成签到,获得积分10
5秒前
笨笨的访蕊完成签到,获得积分10
5秒前
wangtutu完成签到,获得积分10
5秒前
术4671完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
小猴子完成签到 ,获得积分10
6秒前
6秒前
朴素小馒头完成签到,获得积分10
7秒前
liang19640908完成签到 ,获得积分0
8秒前
mope完成签到,获得积分10
8秒前
CHENG_2025完成签到,获得积分10
8秒前
小太阳发布了新的文献求助10
8秒前
YAO完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
乙醇完成签到,获得积分10
10秒前
科研小天才完成签到,获得积分10
11秒前
Oracle应助燕子采纳,获得50
11秒前
余泽楷发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
细腻的天问完成签到 ,获得积分10
12秒前
whatislove完成签到,获得积分10
12秒前
ashley完成签到,获得积分20
13秒前
yyy完成签到 ,获得积分10
14秒前
包容豪完成签到,获得积分10
14秒前
Hello应助古月采纳,获得10
14秒前
toofe发布了新的文献求助10
15秒前
lll发布了新的文献求助10
15秒前
crash完成签到 ,获得积分10
15秒前
风清扬应助wangtutu采纳,获得30
16秒前
辛勤采柳完成签到,获得积分10
16秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Nondestructive Testing Handbook: Vol. 4, Thermal and Infrared Testing (IR), 4th ed 800
作者名:Kristopher P. Plain,悉尼大学的,目前只能查到其四篇论文,想找到其博士论文 590
Évora na Idade Média 555
Soil mites of the family Rhagidiidae (Actinedida: Eupodoidea). Morphology, Systematics, Ecology 520
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Radical Reactions 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7355755
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8966636
关于积分的说明 19050505
捐赠科研通 7003427
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3222209
关于科研通互助平台的介绍 2386387
邀请新用户注册赠送积分活动 2202734