Solvent‐Exchange‐Assisted Wet Annealing: A New Strategy for Superstrong, Tough, Stretchable, and Anti‐Fatigue Hydrogels

自愈水凝胶 材料科学 乙烯醇 极限抗拉强度 复合材料 人工肌肉 聚合物 增韧 机械强度 纳米技术 韧性 高分子化学 计算机科学 人工智能 执行机构
作者
Yongchuan Wu,Zhang Ya,Haidi Wu,Jing Wen,Shu Zhang,Wenqian Xing,Hechuan Zhang,Huaiguo Xue,Jiefeng Gao,Yiu‐Wing Mai
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:: 2210624-2210624 被引量:26
标识
DOI:10.1002/adma.202210624
摘要

Hydrogels are widely used in tissue engineering, soft robots, wearable electronics, etc. However, it remains a great challenge to develop hydrogels possessing simultaneously high strength, large stretchability, great fracture energy, and good fatigue threshold to suit different applications. Herein, a novel solvent-exchange-assisted wet-annealing strategy is proposed to prepare high performance poly(vinyl alcohol) hydrogels by extensively tuning the macromolecular chain movement and optimizing the polymer network. The reinforcing and toughening mechanisms are found to be “macromolecule crystallization and entanglement”. These hydrogels have large tensile strengths up to 11.19 ± 0.27 MPa and extremely high fracture strains of 1879 ± 10%. In addition, the fracture energy and fatigue threshold can reach as high as 25.39 ± 6.64 kJ m−2 and ≈1233 J m−2, respectively. These superb mechanical properties compare favorably to those of other tough hydrogels, organogels, and even natural tendons and synthetic rubbers. This work provides a new and effective method to fabricate superstrong, tough, stretchable, and anti-fatigue hydrogels with potential applications in artificial tendons and ligaments.
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