Molecular movements of trehalose inside a single network enabling a rapidly-recoverable tough hydrogel

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作者
Xiaowen Huang,Jimin Fu,Huiyan Tan,Yan Miu,Mengda Xu,Qiuhua Zhao,Yujie Xie,Shengtong Sun,Haimin Yao,Lidong Zhang
出处
期刊:International Journal of Smart and Nano Materials [Taylor & Francis]
卷期号:13 (4): 575-596 被引量:7
标识
DOI:10.1080/19475411.2022.2116735
摘要

It remains a challenge to achieve rapidly recoverable hydrogels by molecular hydrogen-bonding interaction because of its slow interaction kinetics. This work for the first time reports a trehalose (Tre)-based molecular movement mechanism inside a single network of polyacrylamide (PAM) that accelerates the kinetics of hydrogen-bonding interaction, and thereby endows the hydrogel with high toughness and rapid shape and mechanical recoverability. The resultant PAM@Tre hydrogel is capable of full shape recovery after 10,000 loading/unloading cycles at a strain of 500%. Even after being stretched at a strain of 2500%, it can recover to its original shape within 10 seconds. Moreover, the molecular movement of trehalose also endows the PAM@Tre hydrogel with fracture energy and toughness as high as ~9000 J m–2 and ~1600 kJ m–3, respectively, leading to strong resistance to both static and dynamic piercing. The PAM@Tre hydrogel is thus believed to have enormous potentials in protection devices, bionic skin, soft actuator, and stretchable electronics.
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