Metal Ion-Induced Acid Hydrolysis Strategy for the One-Step Synthesis of Tough and Highly Transparent Hydrolyzed Polyacrylamide Hydrogels

水解 自愈水凝胶 材料科学 酰胺 水溶液 水溶液中的金属离子 聚丙烯酰胺 氢键 高分子化学 化学工程 金属 化学 有机化学 分子 冶金 工程类
作者
Y. Liu,Xu‐Ming Xie
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:16 (24): 31555-31566 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acsami.4c04452
摘要

Polyacrylamide (PAM) hydrogel is hard to enhance through coordination bonds because amide groups rarely coordinate with metal ions strongly in an aqueous solution. It is known that the aqueous solution of ZrOCl2.8H2O can be strongly acidic depending on its concentration. Consequently, through a facile one-step metal ion-induced acid hydrolysis strategy (MIAHS), tough and highly transparent hydrolyzed PAM physical hydrogels are prepared by using ZrOCl2.8H2O in this work. The formation of the partially hydrolyzed PAM physical hydrogels elucidates that the side reaction of imidization during common acid hydrolysis of PAM can be perfectly overcome because the structure of the Zr(IV) ion and its interaction with amide groups promote selective acidic hydrolysis from amide to carboxyl groups. Compared to most coordination cross-linked hydrogels, which need at least two-step fabrication, the hydrolyzed PAM hydrogel via MIAHS can be obtained by one-step synthesis due to the weak interaction between amide groups and Zr(IV). The obtained PAM hydrogel cross-linked by hydrogen bonds and coordination bond between Zr(IV) and carboxyl is a multibond network (MBN) and can achieve hierarchical energy dissipation, which exhibits excellent mechanical properties (tensile strength of 3.15 MPa, elongation at break of 890%, and toughness of 17.0 MJ m–3), high transparence (transmittance of 95%), and outstanding conductivity (5.6 S m–1) at water content of 80 wt %. The high gauge factor (from 2.24 to 12.8 as the strain increases from 0 to 400%) endows the hydrolyzed PAM hydrogels with promising application as strain sensors. Furthermore, in addition to ZrOCl2.8H2O, the fact that various hydrolyzable compounds of Ti(IV), Zr(IV) Hf(IV), and Sn(IV) can also fabricate tough hydrolyzed PAM hydrogels verifies the universality of MIAHS. Therefore, the simple, efficient, and universal MIAHS will shed new light on preparing functional PAM-based hydrogels.
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
深情的嫣然完成签到,获得积分10
1秒前
溫蒂应助解觅荷采纳,获得10
2秒前
小马甲应助meng采纳,获得10
3秒前
ddd完成签到 ,获得积分10
4秒前
星海殇完成签到 ,获得积分0
5秒前
12秒前
李健的小迷弟应助realtimes采纳,获得10
13秒前
GuSiwen完成签到,获得积分10
18秒前
meng发布了新的文献求助10
18秒前
大曾完成签到,获得积分20
18秒前
24秒前
24秒前
24秒前
坦率尔琴完成签到,获得积分10
28秒前
狗咚嘻完成签到,获得积分10
28秒前
科研通AI5应助要懒死了hhh采纳,获得10
29秒前
科研通AI5应助要懒死了hhh采纳,获得10
29秒前
YZ完成签到 ,获得积分10
29秒前
29秒前
科研通AI5应助要懒死了hhh采纳,获得10
29秒前
29秒前
隐形曼青应助要懒死了hhh采纳,获得10
29秒前
科研通AI5应助要懒死了hhh采纳,获得10
29秒前
科研通AI5应助要懒死了hhh采纳,获得10
29秒前
英俊的铭应助要懒死了hhh采纳,获得10
29秒前
科研通AI5应助要懒死了hhh采纳,获得10
29秒前
李爱国应助要懒死了hhh采纳,获得10
29秒前
realtimes发布了新的文献求助10
30秒前
唐小刚完成签到,获得积分10
40秒前
mkljl发布了新的文献求助10
41秒前
认真初之完成签到,获得积分10
43秒前
天天快乐应助mariawang采纳,获得10
44秒前
黑焦糖完成签到,获得积分10
45秒前
乐宝完成签到,获得积分10
47秒前
48秒前
49秒前
良仑完成签到,获得积分10
51秒前
提灯发布了新的文献求助10
52秒前
53秒前
快快跑咯完成签到,获得积分10
53秒前
高分求助中
【此为提示信息,请勿应助】请按要求发布求助,避免被关 20000
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 2000
Encyclopedia of Geology (2nd Edition) 2000
105th Edition CRC Handbook of Chemistry and Physics 1600
Maneuvering of a Damaged Navy Combatant 650
Периодизация спортивной тренировки. Общая теория и её практическое применение 310
Mixing the elements of mass customisation 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3779589
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3325050
关于积分的说明 10221197
捐赠科研通 3040176
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1668673
邀请新用户注册赠送积分活动 798729
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 758535