Silk Fibroin‐Regulated Shape Memory Composite Hydrogels with Tunable Recovery Time

材料科学 丝素 自愈水凝胶 形状记忆聚合物 软机器人 形状记忆合金 执行机构 复合数 智能材料 纳米技术 夹持器 聚合物 动力学 丝绸 形状变化 人工肌肉 复合材料 计算机科学 粘附 工作(物理)
作者
Zhengdong Feng,Wei Huang,Fei Lv,Wei Li
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (31) 被引量:6
标识
DOI:10.1002/adfm.202531055
摘要

ABSTRACT Shape memory polymers (SMPs) are pivotal for applications in soft robotics, biomedical devices, and flexible electronics. However, their reliance on external stimuli for activation and the difficulty of precisely programming recovery dynamics remain significant limitations. Autonomous SMPs with delayed recovery offer a promising alternative, yet facile control of recovery onset and duration is still difficult to attain. Here, a semi‐interpenetrating network (semi‐IPN) hydrogel composed of poly(acrylic acid) and silk fibroin (PAA‐SF) is presented, fabricated via a facile one‐step UV polymerization. By modulating the SF content within the PAA network, the hydrogel exhibits tunable shape recovery kinetics across multiple programming environments, including organic solvents, air, and water, enabling spatiotemporal control over shape restoration. Moreover, the hydrogels show significantly enhanced mechanical properties and strong adhesion compared to neat PAA hydrogels. Benefiting from these combined properties and excellent cytocompatibility, demonstrating two proof‐of‐concept devices: a smart four‐jaw gripper capable of retrieving objects in confined spaces, and a stiffness‐switchable needle that reversibly transitions between soft and rigid states. This work not only introduces a robust and multifunctional shape memory hydrogel but also provides a versatile platform for designing stimulus‐free, time‐programmable soft actuators for biomedical and robotic applications.
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