Covalent Interfacial Anchoring of 1D‐2D Hybrid Nanofillers to Poly(Vinyl Alcohol) Networks Enables High‐Strength, High‐Stiffness Hydrogel Fibers

材料科学 锚固 韧性 自愈水凝胶 碳纳米管 共价键 超细纤维 复合材料 极限抗拉强度 聚合物 模数 氧化物 压力(语言学) 变形(气象学) 石墨烯 纳米技术 滑脱 聚合 弹性模量 纳米纤维 弹性体 弯曲 增韧
作者
Dong Yeop Lee,Ji Hwan Moon,Hocheol Gwac,Gyu Hyeon Song,Hyunsoo Kim,Yongwoo Jang,Changsoon Choi,Seon Jeong Kim
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:38 (55): e74421-e74421
标识
DOI:10.1002/adma.74421
摘要

ABSTRACT Hydrogels with high strength, stiffness, and toughness under full hydration are essential for load‐transfer applications such as artificial tendons, ligaments, and soft robotics. Yet achieving such performance remains difficult because conventional polymer networks are intrinsically soft and transfer stress inefficiently. Here, a covalent interfacial anchoring (CIA) strategy is introduced to enable high‐strength, high‐stiffness hydrogel microfibers under full hydration by chemically anchoring carbon nanotubes (CNTs) and graphene oxide (GO) within poly(vinyl alcohol) networks. In this network, CNTs contribute to axial load transfer, whereas GO forms glutaraldehyde‐mediated PVA–GO acetal linkages that suppress nanofiller mobility during deformation and promote efficient stress transfer. The resulting hydrogel fibers achieve tensile strength of 132 MPa, modulus of 1.1 GPa and toughness of 25 MJ m −3 under full hydration and maintain ∼88% displacement after 100 tendon‐mimetic loading cycles. These findings highlight covalent interfacial anchoring as an effective strategy for engineering strong and stiff hydrogel fibers for tendon‐like load‐transfer applications.
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