Physical hydrogels composed of polyampholytes demonstrate high toughness and viscoelasticity

自愈水凝胶 材料科学 韧性 离子键合 生物相容性 粘弹性 聚合物 刚度 软质材料 弹性(物理) 复合材料 纳米技术 高分子化学 化学 离子 冶金 有机化学
作者
Tao Lin Sun,Takayuki Kurokawa,Shinya Kuroda,Abu Bin Ihsan,Taigo Akasaki,Koshiro Sato,Md. Anamul Haque,Tasuku Nakajima,Jian Ping Gong
出处
期刊:Nature Materials [Nature Portfolio]
卷期号:12 (10): 932-937 被引量:2020
标识
DOI:10.1038/nmat3713
摘要

Hydrogels attract great attention as biomaterials as a result of their soft and wet nature, similar to that of biological tissues. Recent inventions of several tough hydrogels show their potential as structural biomaterials, such as cartilage. Any given application, however, requires a combination of mechanical properties including stiffness, strength, toughness, damping, fatigue resistance and self-healing, along with biocompatibility. This combination is rarely realized. Here, we report that polyampholytes, polymers bearing randomly dispersed cationic and anionic repeat groups, form tough and viscoelastic hydrogels with multiple mechanical properties. The randomness makes ionic bonds of a wide distribution of strength. The strong bonds serve as permanent crosslinks, imparting elasticity, whereas the weak bonds reversibly break and re-form, dissipating energy. These physical hydrogels of supramolecular structure can be tuned to change multiple mechanical properties over wide ranges by using diverse ionic combinations. This polyampholyte approach is synthetically simple and dramatically increases the choice of tough hydrogels for applications. Polyampholyte hydrogels synthesized from the random polymerization of oppositely charged ionic monomers are shown to be mechanically tough and highly viscoelastic. Strong ionic bonds within the gel act as permanent crosslinks and weaker ionic bonds reversibly break and re-form, enhancing the fracture resistance, shock absorbance and self-healing properties of the materials.
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
1秒前
lambs13完成签到,获得积分10
3秒前
OsamaKareem应助tangzhidi采纳,获得10
4秒前
可爱的函函应助tangzhidi采纳,获得10
4秒前
OsamaKareem应助tangzhidi采纳,获得10
4秒前
滕皓轩完成签到 ,获得积分10
4秒前
无言完成签到 ,获得积分10
6秒前
OsamaKareem应助tangzhidi采纳,获得10
11秒前
可爱的函函应助tangzhidi采纳,获得10
11秒前
OsamaKareem应助tangzhidi采纳,获得10
11秒前
OsamaKareem应助tangzhidi采纳,获得10
11秒前
OsamaKareem应助tangzhidi采纳,获得10
11秒前
OsamaKareem应助tangzhidi采纳,获得10
11秒前
OsamaKareem应助tangzhidi采纳,获得10
11秒前
OsamaKareem应助tangzhidi采纳,获得10
11秒前
OsamaKareem应助tangzhidi采纳,获得10
11秒前
OsamaKareem应助tangzhidi采纳,获得10
11秒前
Docline完成签到,获得积分10
16秒前
氟锑酸完成签到 ,获得积分10
17秒前
30秒前
30秒前
30秒前
Xixi完成签到 ,获得积分10
36秒前
37秒前
37秒前
37秒前
37秒前
37秒前
37秒前
37秒前
37秒前
37秒前
37秒前
大好人完成签到 ,获得积分10
39秒前
曹广秀完成签到,获得积分10
46秒前
王子倩完成签到 ,获得积分10
56秒前
阿曼尼完成签到 ,获得积分10
1分钟前
和气生财君完成签到 ,获得积分10
1分钟前
欣喜的香菱完成签到 ,获得积分10
1分钟前
大方念云完成签到 ,获得积分10
1分钟前
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
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
天津市智库成果选编 600
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 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 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6444751
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8258564
关于积分的说明 17591477
捐赠科研通 5504262
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2901532
邀请新用户注册赠送积分活动 1878526
关于科研通互助平台的介绍 1718032