近日，中國科學院化學研究所的研究人員從高分子/納米顆粒相互作用調(diào)控角度出發(fā)，將高度枝化的二氧化硅納米顆粒引入到適度化學交聯(lián)的聚合物膠網(wǎng)絡，發(fā)展了一類高含水量的純彈性納米復合水凝膠材料。

聚合物水凝膠，作為一類通過化學交聯(lián)或物理相互作用形成的高分子三維網(wǎng)絡，因具有類似于生物組織的高含水量而表現(xiàn)出優(yōu)異的生物相容性，在組織工程、藥物釋放、生物傳感等領域展現(xiàn)出應用潛力。然而，傳統(tǒng)水凝膠的力學性能較差，其實際應用受限。

在含水量達96%的條件下，該類納米復合水凝膠表現(xiàn)出高達11.5 倍的斷裂伸長率。由于徹底消除了凝膠網(wǎng)絡中的能量耗散途徑，此類納米復合水凝膠在循環(huán)載荷作用下幾乎沒有任何應力回滯，表現(xiàn)出類似于彈簧的純彈性力學行為。該行為還賦予此類復合水凝膠材料優(yōu)異的抗疲勞性質(zhì)，水相環(huán)境下的動態(tài)載荷測試表明歷經(jīng)5000 次循環(huán)拉伸處理后，此類納米復合水凝膠依然能維持其交聯(lián)網(wǎng)絡的完整性。

基于此類材料獨特的純彈性力學行為，研究還構(gòu)建了離子型應變傳感器，實現(xiàn)了對微小振動的高靈敏度檢測。