Highly Elastic and Ultratough Hybrid Ionic–Covalent Hydrogels with Tunable Structures and Mechanics

自愈水凝胶 材料科学 离子键合 共价键 化学工程 纳米技术 复合材料 高分子科学 高分子化学 离子 化学 工程类 有机化学
作者
Yanyu Yang,Xing Wang,Fei Yang,Lu‐Ning Wang,Decheng Wu
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:30 (18): e1707071-e1707071 被引量:447
标识
DOI:10.1002/adma.201707071
摘要

Hybrid ionically-covalently crosslinked double-network (DN) hydrogels are attracting increasing attention on account of their self-recovery ability and fatigue resistance, but their relative low mechanical strength and tedious performance adjustment severely limit their applications. Herein, a new strategy to concurrently fabricate hybrid ionic-covalent DN hydrogels and modulate their structures and mechanics is reported, in which an in situ formed chitosan ionic network is incorporated by post-crosslinking the chitosan-based composite hydrogel using multivalent anions solutions. The obtained hybrid DN hydrogels exhibit predominant mechanical properties including superior elastic modulus, high tensile strength, and ultrahigh fracture energy because of the more efficient energy dissipation of rigid short-chain chitosan network. Notably, the swollen hydrogels still remain mechanically strong and tough even after immersion in water for 24 h. More significantly, simply changing the post-crosslinking time can vary the compactness and rigidity of the chitosan network in situ, achieving flexible and efficient modulation of the structures and mechanics of the hybrid DN hydrogels. This study opens up a new horizon in the preparation and regulation of DN hydrogels for promising applications in tissue scaffolds, actuators, and wearable devices.
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