AFM: 多溶剂诱导的梯度聚集使木质素基超分子水凝胶具有超强、坚韧、可拉伸和抗疲劳性

一种有望成为生物医学承重材料的水凝胶仍然是一项巨大的挑战。本研究开发了一种多溶剂诱导梯度聚集态策略，用于构建木质素基超分子水凝胶，这种水凝胶具有超强、坚韧、可拉伸和抗疲劳的特性。多溶剂高温退火诱导了聚乙烯醇的梯度结晶和木质素的自组装。内部的强氢结合和外部的弱非共价结合形成了梯度聚集态的微观结构和紧密的宏观结构，其中木质素起到了界面分子桥的作用。通过共享互连点协同消散能量，所开发的水凝胶具有高模量（74.4 MPa）、韧性（90 MJ m−3 ）、撕裂强度（34,000 J m−2）、拉伸强度（24.8 MPa）和压缩强度（60 MPa）。此外，这种基于木质素的超分子水凝胶还表现出非凡的抗疲劳性、生物相容性和活性氧清除活性。多溶剂高温退火所产生的这种梯度非共价连接网络为开发模拟生物医学承重材料（如天然肌腱和韧带）的生物材料提供了一种新的设计策略和潜力。

图文简介

DR-PVA-AL水凝胶的构建

DR-PVA-AL水凝胶的结构演变

DR-PVA-AL水凝胶结构强化的分子动力学模拟

DR-PVA-AL水凝胶的力学性能

DR-PVA-AL水凝胶的增强机理

组织替代材料的功能演示

论文信息

通讯作者： Bo Jiang, Yongcan Jin