Breaking the Toughness‐Stretchability Trade‐Off in Hydrogels with Dynamic Hydrogen Bonding

韧性 材料科学 自愈水凝胶 纳米复合材料 破损 软机器人 桥接(联网) 复合材料 延伸率 纳米尺度 纳米技术 氢键 消散 聚丙烯酰胺 分层(地质) 网络结构 弹性体 自愈 增韧 软质材料 聚合物纳米复合材料 化学工程 纳米结构 聚合物 储能 流变学
作者
Yining Gao,Yong Tao,Roland J.‐M. Pellenq,Fazhou Wang
出处
期刊:Advanced Science [Wiley]
卷期号:: e22530-e22530
标识
DOI:10.1002/advs.202522530
摘要

The inherent trade-off between toughness and stretchability in conventional hydrogels restricts their utility in demanding structural and engineering scenarios. Here, we address this limitation by designing a nanocomposite hydrogel with densified, interfacially bridged network architecture, comprising uniformly dispersed aminopropyl-hybrid-phyllosilicate (AHPS) nanosheets within a polyacrylamide (PAM) matrix. A dynamic hydrogen-bonding network between AHPS and PAM enables efficient energy dissipation during deformation, imparting the material with exceptional mechanical performance. The optimized nanocomposite (3 wt.% AHPS) achieves a toughness of 6.91 MJ/m3-a 173-fold enhancement compared to pristine PAM-and an elongation at break of 3390%, representing a 31-fold improvement over the unreinforced hydrogel. Furthermore, the reversible breakage and reformation of hydrogen bonds endow the AHPS/PAM hydrogel with outstanding self-recovery capabilities, retaining structural integrity over repeated stress-strain cycles. By synergizing a nanoscale interfacial bridging with dynamic hydrogen bonding, this strategy unlocks unprecedented combinations of toughness, stretchability, and resilience, suggesting strong potential as a mechanically robust platform for soft robotics and flexible material systems.
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
刚刚
吾喵世界发布了新的文献求助10
1秒前
完美的翼应助红岸采纳,获得10
1秒前
OhXCY完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
2秒前
2秒前
天天快乐应助刘威采纳,获得10
2秒前
message完成签到,获得积分10
3秒前
科目三应助123采纳,获得20
3秒前
CoCo发布了新的文献求助10
3秒前
5秒前
7秒前
caden发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
随心完成签到 ,获得积分10
8秒前
everything完成签到,获得积分10
8秒前
小蘑菇应助小杭776采纳,获得30
8秒前
desir完成签到,获得积分20
8秒前
lucky发布了新的文献求助10
8秒前
重要莹发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
yan发布了新的文献求助10
10秒前
大个应助轻松的惜芹采纳,获得10
10秒前
完美的翼应助红岸采纳,获得10
11秒前
Yolo发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
命运戏弄大肥猫完成签到,获得积分10
13秒前
积极的邴完成签到,获得积分10
14秒前
Guo应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
脑洞疼应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
乐乐应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
852应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
小鹿5460应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
今后应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
传奇3应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
饼饼应助科研通管家采纳,获得30
14秒前
浅弋应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
在水一方应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
所所应助科研通管家采纳,获得10
14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
Introduction to Helicopter and Tiltrotor Flight Simulation, Second Edition 2500
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Malcolm Fraser : a biography 700
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Bounds for Statistical Estimation in Semiparametric Models 500
Forced degradation and stability indicating LC method for Letrozole: A stress testing guide 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 6501781
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8296596
关于积分的说明 17706894
捐赠科研通 5599206
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2918813
邀请新用户注册赠送积分活动 1896048
关于科研通互助平台的介绍 1757242