Electrochemistry‐Induced Improvements of Mechanical Strength, Self‐Healing, and Interfacial Adhesion of Hydrogels

自愈水凝胶 材料科学 表面改性 电化学 粘附 纳米技术 复合材料 机械强度 电极 化学工程 高分子化学 化学 工程类 物理化学
作者
Miao Yan,Mengda Xu,Lidong Zhang
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:33 (40) 被引量:83
标识
DOI:10.1002/adma.202102308
摘要

Hydrogels have demonstrated great potential in biomedical and engineering areas. To improve the physical performance, development of efficient physical/chemical protocols is essential. Herein, an electrochemistry functionalization strategy that is capable of enabling the functional improvements of hydrogel is reported. The electrochemistry functionalization is demonstrated on a hydrogel model of polyacrylamide (PAAm)@κ-carrageenan. The electrochemistry reaction generates metal ions (Fe3+ ) that migrate and coordinate with the sulfate groups of κ-carrageenan resulting in the prominent function improvements. In comparison with untreated PAAm@κ-carrageenan hydrogel, it can improve the mechanical strength by 7.37 times, and can increase the interfacial adhesion energy of the hydrogel on a glass surface from 0 to 1400 J m-2 , stronger than the bonding strength of tendons (adhesion energy: ≈800 J m-2 ). Two pieces of hydrogel strips integrate into an intact structure by the electrochemistry functionalization, where the healing efficiency reaches 100% in comparison to the untreated hydrogel. The most significant development is that it enables functional patterning on the hydrogel by the electrode assembly, which provides the hydrogel with modular sensitivity to external pressure. Therefore, it can be a general protocol for rapid generation of multifunctional hydrogels for biomedical and engineering developments.
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